آیا ما تنهاییم؟
آیا ما تنها هستیم؟ این احتمالا یکی از اساسی‌ترین پرسش‌های مربوط به وجود انسان است. هزاران سال است که دانشمندان به شکل‌های گوناگون تلاش کرده‌اند به این پرسش پاسخ دهند، تنها در دوران اخیر که با ابزارها و دانش لازم را به‌دست آورده‌ایم، می‌توانیم به‌طور قابل محاسبه و علمی برآورد کنیم که آیا واقعا تنها هستیم یا نه؟ این تلاش‌ها در قالب ابزارهای نظری مشهوری مانند پارادوکس فرمی و «معادله دریک» نمود پیدا کرده‌اند، اما همیشه جا برای درکی دقیق‌تر و ظریف‌تر وجود دارد.
سمیه مشیری تبریزی - گروه دانش
مقاله‌ای تازه‌منتشرشده به قلم آنتال ورش از دانشگاه کشاورزی مجارستان، مفهوم جدیدی را به نام «منطقه تنهایی» معرفی می‌کند. البته این منطقه یک مکان فیزیکی نیست، بلکه یک بازه آماری است که در آن احتمال وجود تنها یک گونه زنده با سطح خاصی از پیچیدگی، بیشتر از حالتی است که یا چندین گونه با همان سطح پیشرفت فناورانه وجود داشته باشند یا اصلا هیچ‌کدام وجود نداشته باشند. این بخش دوم نکته‌ای کلیدی است، زیرا باعث می‌شود نمودار آماری به شکل یک منحنی زنگوله‌ای درآید، نه یک تابع نمایی. اما پیش از آن‌که بیش از حد وارد جزئیات آماری شویم، لازم است چند مفهوم پایه را روشن کنیم.پارادوکس فرمی، که توسط فیزیکدان معروف انریکو فرمی مطرح شد، این پرسش را مطرح می‌کند: اگر درجهان این‌همه مکان برای شکل‌گیری و تکامل حیات وجود دارد، پس موجودات فضایی کجا هستند؟ تا امروز، هیچ‌کس نتوانسته پاسخی قانع‌کننده برای این پرسش پیدا کند، اما در تلاش برای توضیح آن نظریه‌های گوناگونی ارائه شده‌اند که درک دو مورد از آنها برای فهم منطقه تنهایی ضروری است.
انسان در فیلترهای بزرگ
نخست، ایده‌ای به نام «فیلترهای بزرگ» مطرح است. طبق این نظریه، برای آن‌که یک گونه زنده به سطح خاصی از پیشرفت فناورانه برسد، باید از رویدادهایی عبور کند که از نظر آماری بسیار نامحتمل به نظر می‌رسند. شکل‌گیری اولیه حیات روی زمین یکی از این فیلترهای بزرگ به‌‌شمار می‌رود، همان‌طور که گذار از سلول‌های تک‌سلولی به چندسلولی نیز نمونه‌ای از چنین رویدادی است. هر موجود زنده باید این فیلترها را یکی‌یکی پشت سر بگذارد و بر اساس برخی نسخه‌های این نظریه، ممکن است ما هنوز هم در مسیر پیشرفت فناورانه خود با فیلترهای دیگری روبه‌رو شویم که در آینده در انتظارمان است.
زمین چقدر انرژی مصرف می‌کند؟
مفهوم کلیدی دیگر، مقیاس کارداشف است. این مقیاس ابتدا توسط نیکلای کارداشف، فیزیکدان روسی توسعه‌یافت و سطح پیشرفت فناورانه یک گونه زنده را براساس میزان انرژی مصرفی تمدن آن اندازه‌گیری می‌کند.در این مقیاس، تمدن نوع اول از کل انرژی دریافتی یک سیاره معمولی در اندازه زمین از ستاره‌اش استفاده می‌کند. تمدن نوع دوم از تمام انرژی خروجی یک ستاره بهره می‌گیرد و تمدن نوع سوم می‌تواند کل انرژی یک کهکشان استفاده کند.برآوردهای کنونی از منابع گوناگون نشان می‌دهند که انسان درحال‌حاضر حدود0.7 در این مقیاس قرار دارد؛ یعنی هنوزبه تمدن نوع اول نرسیده‌ایم، اما در مسیر آن هستیم.
زندگی در منطقه تنهایی
مفهوم کلیدی نهایی، معادله دریک است. این معادله معروف که توسط اخترشناس، فرانسیس دریک تدوین شد، تلاشی است برای محاسبه تعداد تمدن‌هایی که در کهکشان ما به سطحی مشابه با فناوری انسانی رسیده‌اند. عوامل این معادله شامل مواردی مانند نرخ تشکیل ستارگان، درصد ستارگانی که سیاره دارند و درصد سیاراتی است که در آنها حیات می‌تواند به‌طور بالقوه شکل بگیرد.
مدل منطقه تنهایی دکتر ورش از ایده‌های هر سه مفهوم بالا بهره می‌برد و بر پایه چهار اصل کلیدی بنا شده است: اولین اصل «پیچیدگی» است. این مفهوم، امکان می‌دهد که هر گونه زنده در مقیاسی از صفر تا بی‌نهایت براساس میزان پیچیدگی خود رتبه‌بندی شود؛ از موجودات ساده تک‌سلولی تا هوش پسابیولوژیک یا موجودات فراتر از شکل زیستی (این همان جایی است که مقیاس کارداشف وارد محاسبات می‌شود). دومین اصل «احتمال وجود» است، یعنی احتمال این‌که تمدنی با حداقل سطحی معین از پیچیدگی در جهان وجود داشته باشد. اصل دیگر «احتمال ظهور» است، یعنی احتمال این‌که تنها در یک سامانه سیاره‌ای خاص، گونه‌ای با آن سطح از پیچیدگی پدیدار شود. و بالاخره اصل آخر «تعداد کل سامانه‌های ممکن در جهان» است. در اینجا دکتر ورش از نسخه‌ای اصلاح‌شده از عدد موجود در معادله دریک استفاده کرده و آن را از محدوده کهکشان راه شیری به کل جهان قابل مشاهده تعمیم داده است. براساس محاسبات او، تعداد سیارات شبه‌زمینی در جهان قابل مشاهده حدود 10 به توان 24 برآورد می‌شود.
این چهار مؤلفه اساس مدل منطقه تنهایی را تشکیل می‌دهند؛ مدلی که تلاش می‌کند با استفاده از آمار و منطق احتمال نشان دهد در چه شرایطی تنها یک تمدن در سطح خاصی از پیشرفت در کل کیهان وجود خواهد داشت.
احتمال ظهور یک تمدن
بر پایه عواملی که پیش‌تر توضیح داده شد، دکتر ورش محاسبه می‌کند که یک «احتمال ظهور» چند بار در منطقه تنهایی قرار می‌گیرد. او این را با بررسی دو شرط اصلی تعیین می‌کند: 1. احتمال وجود فقط یک تمدن با سطح مشخصی از پیشرفت فناورانه بیشتر از احتمال وجود چند تمدن در همان سطح باشد 2. احتمال وجود دست‌کم یک تمدن با آن سطح فناوری، بیشتر از احتمال نبود هیچ تمدنی در آن سطح باشد.
شرط دوم شاید بدیهی به نظر برسد، اما درواقع یکی از نکات کلیدی و بینش‌های مهم این مدل است. در سناریوهایی که بیش از حد بدبینانه نسبت به فرآیند تکامل حیات زیستی هستند، درواقع احتمال این‌که هیچ حیاتی اصلا وجود نداشته باشد بیشتر است از این‌که فقط یک مورد از حیات شکل گرفته باشد.
برای نشان‌دادن این موضوع، دکتر ورش چهار سناریوی مختلف را اجرا کرد تا ببیند احتمال قرارگرفتن یک گونه زنده در منطقه تنهایی چقدر‌است.
4 سناریو برای فرار از انزوا
درسناریوی نخست، یعنی«خوشبینی زیستی»فرض بر این است که شکل‌گیری وتکامل حیات درسیارات گوناگون فرآیندی «آسان» است و در بسیاری از دنیاها رخ می‌دهد. در این حالت، عملا هیچ شانسی وجود ندارد که تمدنی در سطح فناوری بشریت در جهان تنها باشد، زیرا در چنین جهانی باید تمدن‌های بی‌شماری وجود داشته باشند.
در نقطه مقابل، درسناریوی «گام دشوار تکاملی» که یکی از فیلترهای بزرگ را در مراحل اولیه تاریخ حیات روی زمین قرار می‌دهد، بازهم احتمال قرارداشتن در منطقه تنهایی تقریبا صفر است، چون در چنین حالتی احتمال این‌که هیچ حیاتی به‌وجود نیاید بسیار بیشتر است از این‌که فقط یک گونه زنده شکل گرفته باشد.بااین‌حال، یک پاسخ خاص به «پارادوکس فرمی» وجود دارد که با این مدل بسیار سازگار است و آن «فرضیه زمین نادر» است.دراین سناریو،حیات پیچیده پدیده‌ای بسیار نادر است، اما نه آن‌قدر که به‌طور کامل غیرممکن باشد. شرایط موجود در زمین اولیه باید به‌طور فوق‌العاده دقیقی تنظیم می‌شد تا حیات بتواند شکل بگیرد و بازآفرینی تصادفی همان شرایط در سیاره‌ای دیگر بسیار نامحتمل است.
نتیجه چنین حالتی این است که احتمال نسبتا بالایی وجود دارد که ما واقعا در منطقه تنهایی قرار داشته باشیم. دکتر ورش این احتمال را حدود 2.1درصد برآورد کرده است. او حتی گام را فراتر می‌گذارد و سناریوی دیگری را در محدوده‌ای که آن را مدل «نقطه شیرین» می‌نامد تعریف می‌کند؛ این سناریو «فرضیه زمین بحرانی» نام دارد و احتمال تنها بودن ما را در حدود 30.3درصد بیشتر می‌کند.
احتمال تنها بودن چقدر است؟
یکی ازنتایج مهم پژوهش مذکور این است که درهیچ سناریویی احتمال قرار داشتن ما درمنطقه تنهایی از ۵۰ درصد فراتر نمی‌رود. به‌عبارت دیگر، از دید آماری بسیار محتمل‌تر است که یا تمدن‌های متعددی درسطح فناوری ما وجود داشته باشند، یا این‌که اصلا هیچ تمدن پیشرفته‌ای وجود نداشته باشد.بااین‌حال، هرچه سطح فناوری یک گونه زنده در مقیاس کارداشف بالاتر رود، احتمال قرارگرفتن آن در منطقه تنهایی نیز افزایش می‌یابد. تمدن‌های فوق‌پیشرفته می‌توانند در هر مقطع زمانی بیش از ۵ درصد احتمال تنها بودن در جهان را داشته باشند.این مدل ابزاری مفید برای درک و سامان‌دهی اندیشه‌ها درباره این پرسش بنیادین است؛ اما همانند هر بحثی پیرامون این موضوع، قطعا دیدگاه‌ها و مناظره‌های فراوانی درباره آن شکل خواهد گرفت. مگر آن‌که در مسیر پیشرفت تمدنی خود دچار انحراف یا نابودی شویم، احتمالا روزی خواهیم توانست به‌طور قطعی به این پرسش پاسخ دهیم. اما تا آن زمان، بشریت همچنان باید از خود بپرسد: آیا واقعا ما در منطقه تنهایی جهان قرار داریم؟
انسان در فیلترهای بزرگ
نخست، ایده‌ای به نام «فیلترهای بزرگ» مطرح است. طبق این نظریه، برای آن‌که یک گونه زنده به سطح خاصی از پیشرفت فناورانه برسد، باید از رویدادهایی عبور کند که از نظر آماری بسیار نامحتمل به نظر می‌رسند. شکل‌گیری اولیه حیات روی زمین یکی از این فیلترهای بزرگ به‌‌شمار می‌رود، همان‌طور که گذار از سلول‌های تک‌سلولی به چندسلولی نیز نمونه‌ای از چنین رویدادی است. هر موجود زنده باید این فیلترها را یکی‌یکی پشت سر بگذارد و بر اساس برخی نسخه‌های این نظریه، ممکن است ما هنوز هم در مسیر پیشرفت فناورانه خود با فیلترهای دیگری روبه‌رو شویم که در آینده در انتظارمان است.
زمین چقدر انرژی مصرف می‌کند؟
مفهوم کلیدی دیگر، مقیاس کارداشف است. این مقیاس ابتدا توسط نیکلای کارداشف، فیزیکدان روسی توسعه‌یافت و سطح پیشرفت فناورانه یک گونه زنده را براساس میزان انرژی مصرفی تمدن آن اندازه‌گیری می‌کند.در این مقیاس، تمدن نوع اول از کل انرژی دریافتی یک سیاره معمولی در اندازه زمین از ستاره‌اش استفاده می‌کند. تمدن نوع دوم از تمام انرژی خروجی یک ستاره بهره می‌گیرد و تمدن نوع سوم می‌تواند کل انرژی یک کهکشان استفاده کند.برآوردهای کنونی از منابع گوناگون نشان می‌دهند که انسان درحال‌حاضر حدود0.7 در این مقیاس قرار دارد؛ یعنی هنوزبه تمدن نوع اول نرسیده‌ایم، اما در مسیر آن هستیم.
زندگی در منطقه تنهایی
مفهوم کلیدی نهایی، معادله دریک است. این معادله معروف که توسط اخترشناس، فرانسیس دریک تدوین شد، تلاشی است برای محاسبه تعداد تمدن‌هایی که در کهکشان ما به سطحی مشابه با فناوری انسانی رسیده‌اند. عوامل این معادله شامل مواردی مانند نرخ تشکیل ستارگان، درصد ستارگانی که سیاره دارند و درصد سیاراتی است که در آنها حیات می‌تواند به‌طور بالقوه شکل بگیرد.
مدل منطقه تنهایی دکتر ورش از ایده‌های هر سه مفهوم بالا بهره می‌برد و بر پایه چهار اصل کلیدی بنا شده است: اولین اصل «پیچیدگی» است. این مفهوم، امکان می‌دهد که هر گونه زنده در مقیاسی از صفر تا بی‌نهایت براساس میزان پیچیدگی خود رتبه‌بندی شود؛ از موجودات ساده تک‌سلولی تا هوش پسابیولوژیک یا موجودات فراتر از شکل زیستی (این همان جایی است که مقیاس کارداشف وارد محاسبات می‌شود). دومین اصل «احتمال وجود» است، یعنی احتمال این‌که تمدنی با حداقل سطحی معین از پیچیدگی در جهان وجود داشته باشد. اصل دیگر «احتمال ظهور» است، یعنی احتمال این‌که تنها در یک سامانه سیاره‌ای خاص، گونه‌ای با آن سطح از پیچیدگی پدیدار شود. و بالاخره اصل آخر «تعداد کل سامانه‌های ممکن در جهان» است. در اینجا دکتر ورش از نسخه‌ای اصلاح‌شده از عدد موجود در معادله دریک استفاده کرده و آن را از محدوده کهکشان راه شیری به کل جهان قابل مشاهده تعمیم داده است. براساس محاسبات او، تعداد سیارات شبه‌زمینی در جهان قابل مشاهده حدود 10 به توان 24 برآورد می‌شود.
این چهار مؤلفه اساس مدل منطقه تنهایی را تشکیل می‌دهند؛ مدلی که تلاش می‌کند با استفاده از آمار و منطق احتمال نشان دهد در چه شرایطی تنها یک تمدن در سطح خاصی از پیشرفت در کل کیهان وجود خواهد داشت.
احتمال ظهور یک تمدن
بر پایه عواملی که پیش‌تر توضیح داده شد، دکتر ورش محاسبه می‌کند که یک «احتمال ظهور» چند بار در منطقه تنهایی قرار می‌گیرد. او این را با بررسی دو شرط اصلی تعیین می‌کند: 1. احتمال وجود فقط یک تمدن با سطح مشخصی از پیشرفت فناورانه بیشتر از احتمال وجود چند تمدن در همان سطح باشد 2. احتمال وجود دست‌کم یک تمدن با آن سطح فناوری، بیشتر از احتمال نبود هیچ تمدنی در آن سطح باشد.
شرط دوم شاید بدیهی به نظر برسد، اما درواقع یکی از نکات کلیدی و بینش‌های مهم این مدل است. در سناریوهایی که بیش از حد بدبینانه نسبت به فرآیند تکامل حیات زیستی هستند، درواقع احتمال این‌که هیچ حیاتی اصلا وجود نداشته باشد بیشتر است از این‌که فقط یک مورد از حیات شکل گرفته باشد.
برای نشان‌دادن این موضوع، دکتر ورش چهار سناریوی مختلف را اجرا کرد تا ببیند احتمال قرارگرفتن یک گونه زنده در منطقه تنهایی چقدر‌است.
4 سناریو برای فرار از انزوا
درسناریوی نخست، یعنی«خوشبینی زیستی»فرض بر این است که شکل‌گیری وتکامل حیات درسیارات گوناگون فرآیندی «آسان» است و در بسیاری از دنیاها رخ می‌دهد. در این حالت، عملا هیچ شانسی وجود ندارد که تمدنی در سطح فناوری بشریت در جهان تنها باشد، زیرا در چنین جهانی باید تمدن‌های بی‌شماری وجود داشته باشند.
در نقطه مقابل، درسناریوی «گام دشوار تکاملی» که یکی از فیلترهای بزرگ را در مراحل اولیه تاریخ حیات روی زمین قرار می‌دهد، بازهم احتمال قرارداشتن در منطقه تنهایی تقریبا صفر است، چون در چنین حالتی احتمال این‌که هیچ حیاتی به‌وجود نیاید بسیار بیشتر است از این‌که فقط یک گونه زنده شکل گرفته باشد.بااین‌حال، یک پاسخ خاص به «پارادوکس فرمی» وجود دارد که با این مدل بسیار سازگار است و آن «فرضیه زمین نادر» است.دراین سناریو،حیات پیچیده پدیده‌ای بسیار نادر است، اما نه آن‌قدر که به‌طور کامل غیرممکن باشد. شرایط موجود در زمین اولیه باید به‌طور فوق‌العاده دقیقی تنظیم می‌شد تا حیات بتواند شکل بگیرد و بازآفرینی تصادفی همان شرایط در سیاره‌ای دیگر بسیار نامحتمل است.
نتیجه چنین حالتی این است که احتمال نسبتا بالایی وجود دارد که ما واقعا در منطقه تنهایی قرار داشته باشیم. دکتر ورش این احتمال را حدود 2.1درصد برآورد کرده است. او حتی گام را فراتر می‌گذارد و سناریوی دیگری را در محدوده‌ای که آن را مدل «نقطه شیرین» می‌نامد تعریف می‌کند؛ این سناریو «فرضیه زمین بحرانی» نام دارد و احتمال تنها بودن ما را در حدود 30.3درصد بیشتر می‌کند.
احتمال تنها بودن چقدر است؟
یکی ازنتایج مهم پژوهش مذکور این است که درهیچ سناریویی احتمال قرار داشتن ما درمنطقه تنهایی از ۵۰ درصد فراتر نمی‌رود. به‌عبارت دیگر، از دید آماری بسیار محتمل‌تر است که یا تمدن‌های متعددی درسطح فناوری ما وجود داشته باشند، یا این‌که اصلا هیچ تمدن پیشرفته‌ای وجود نداشته باشد.بااین‌حال، هرچه سطح فناوری یک گونه زنده در مقیاس کارداشف بالاتر رود، احتمال قرارگرفتن آن در منطقه تنهایی نیز افزایش می‌یابد. تمدن‌های فوق‌پیشرفته می‌توانند در هر مقطع زمانی بیش از ۵ درصد احتمال تنها بودن در جهان را داشته باشند.این مدل ابزاری مفید برای درک و سامان‌دهی اندیشه‌ها درباره این پرسش بنیادین است؛ اما همانند هر بحثی پیرامون این موضوع، قطعا دیدگاه‌ها و مناظره‌های فراوانی درباره آن شکل خواهد گرفت. مگر آن‌که در مسیر پیشرفت تمدنی خود دچار انحراف یا نابودی شویم، احتمالا روزی خواهیم توانست به‌طور قطعی به این پرسش پاسخ دهیم. اما تا آن زمان، بشریت همچنان باید از خود بپرسد: آیا واقعا ما در منطقه تنهایی جهان قرار داریم؟
ضمیمه ویژه نامه
