Теория игр и поиск внеземных цивилизаций

Alexander Minkin

Статьи
6573

Буквально 40 лет назад ученые могли только предполагать, что за пределами Солнечной системы существуют планеты, однако на сегодняшний день известно о более чем 4000 подтверждённых экзопланет!

Всего в нашей галактике находится более 100 миллиардов экзопланет. Из них, по предварительным расчетам, от 5 до 20 миллиардов небесных тел потенциально пригодных для жизни. Так, практически с полной уверенностью можно заявить, что мы не единственные живые существа в галактике Млечный путь. Однако существование такой теории как «Парадокс Ферми» вполне может исключить уверенность в существовании других форм жизни.

Некоторые ученые считают, что мы не видим инопланетные цивилизации, потому что «…они боятся привлекать цивилизации с других планет…». Этот страх действительно может объяснить знаменитый парадокс Ферми. Таким образом получаются два обозримых и логичных предположения: инопланетян нет и не существует, или же они выбирают лучшую стратегию выживания: молчание, то есть в целях безопасности, цивилизация не распространяет информацию о себе. 

Возникает вопрос: а можно ли разрешить парадокс по-другому? Имонн Керинс – ученый из Манчестерского университета в Великобритании считает, что парадокса можно избежать, используя теорию игр. Если воспользоваться этой теорией, то круг потенциальных кандидатов на статус обитаемой экзопланеты значительно сужается.

Теория игр

Основная идея подхода Керинса – это взаимное обнаружение иноземных цивилизаций, предполагающее наиболее плодотворный способ поиска инопланетной жизни. «Взаимное обнаружение» – теоретико-игровой подход, направленный на повышение шанса связи между двумя цивилизациями, используемый в проектах SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence)» – сообщает Имонн Керинс. Обе цивилизации, находящиеся в поисках друг друга, имеют доступ к разной информации. Это определяется двумя факторами: яркостью родительской звезды и орбитой экзопланеты.

Таким образом, в условиях взаимной «обнаруживаемости» полученная информация друг о друге не всегда будет симметрична. Например, если другая цивилизация начнет искать Землю, то с большой вероятностью они получают неверную информацию, а это приводит нас к выводу, что Землю они примут за безжизненный шар в космосе. При таком развитии событий, мы вряд ли вступим с ними в контакт. 

Лучшая стратегия: ограничиться поисками тех экзопланет, которые стали бы искать нашу планету аналогичным методом. В этом случае информация будет под «общим знаменателем».

Но когда экзопланета обнаружена, кто с кем должен связаться? Обе стороны могут решить, что лучшая политика – это молчание и ожидание. В противном случае теория игр предполагает, что «первый шаг» будет на той стороне, которая обладает большим набором информации («информационным общим знаменателем»). Прямая речь Керинса: «…Бремя передачи ложится на сторону, обладающую более точной [информацией “общего знаменателя”] о другой стороне…»

Увы, но это лишь теория. Керинс применяет её к архиву экзопланет NASA, который в настоящее время содержит 74 экзопланеты в обитаемых зонах их родительских звезд. Согласно закону «взаимной обнаруживаемости», лучшее место для поиска внеземных цивилизаций – экзопланеты, которые могут наблюдать за Землей тем же способом, что и мы за ними. 

Что такое Земная транзитная зона и для чего она нужна?

Солнечная система должна находиться в одной плоскости с экзопланетой для поиска небольшого затмения родительской звезды. Это даёт возможность цивилизации на другой планете обнаружить Землю и увидеть как она проходит перед Солнцем. На данный момент нам известна только одна потенциально обитаемая экзопланета в «транзитной зоне». 

Найденная планета носит название «суперземля» K2-155d. Она вращается в зоне обитания звезды под названием K2-155 в созвездии Тельца. Планета обнаружена с помощью космического телескопа Кеплер в 2018-м году вместе с двумя планетами-сёстрами.

Первый контакт

Остается вопрос: стоит ли нам связываться с ними или нет?

В связи с тем, что K2-155d более заметна для нас, чем Земля для них, то, как сообщает Керинс: «…согласно обозначенному принципу, ответственность за передачу информации о себе ложится на нас».

В случае, если цивилизация на K2-155d использует подобные расчеты и вычисления, ей нужно будет дождаться нашего сигнала, «звонка». Подадим ли мы его или нет – пока неясно. Такой теоретико-игровой подход еще не позволяет выявить экзопланету, цивилизация которой обязана первой связаться с нами. 

Со временем ситуация изменится и в нашей галактике, скорее всего, будут обнаружены тысячи экзопланет как в обитаемой зоне, так и в транзитной зоне Земли. 

Остается лишь ждать, исследовать и получать новые знания. И все же, когда будет найдена экзопланета, на которой инопланетная цивилизация сможет связаться с нами, как мы будем поступать? Вопрос времени и технологий. Все, что нам нужно сделать сейчас – это изучать и ждать. Если, конечно, они точно так же не выжидают.

Источник

79 комментариев

Развернуть все

Пожалуйста, в свой профиль, чтобы комментировать сообщения, делать закладки и оценивать других пользователей. Для создания профиля или входа в систему требуется два клика.

Лис 09, 2020 15:21

Согласно концепции “темного леса” – “лучше заткнуться и помалкивать.” )

Лис 09, 2020 15:22

— Вселенная и в самом деле мрачное место. — Ло Цзи повел рукой, осязая темноту словно бархат. — Вселенная — это темный лес. Каждая цивилизация — вооруженный до зубов охотник, призраком скользящий между деревьев, незаметно отводящий в сторону ветви и старающийся ступать бесшумно. Он даже дышит через раз. Охотнику есть чего опасаться: лес полон других невидимых охотников, таких же, как он сам. Если он встретит жизнь — другого охотника, ангела или черта, новорожденного младенца или старую развалину, фею или полубога — у него лишь один выход: открыть огонь и уничтожить. В этом лесу другие люди — ад. Любая жизнь представляет собой смертельную угрозу для всех остальных и будет уничтожена при первой возможности. Вот так выглядит космическая цивилизация. И этим объясняется парадокс Ферми.

Лис 15, 2020 21:33

Моё любимое место в “Задаче трёх тел” – cцена наведения радара на Солнце(для использования в качестве ретранслятора):
«Солнце теперь полностью взошло над горизонтом. Перекрестье оптического прицела было направлено на верхний край диска в расчете на время, нужное сигналу, чтобы достичь светила. Передатчик был готов.»

Лю Сицинь смог зазубрить, что задача трёх тел не имеет аналитического решения – а понять, что Солнце не движется по небу – не смог. И так там всё.

Каждый персонаж заявлен как типа жутко умный, но при этом вся трилогия – прекрасная иллюстрация того, что дебилам лучше не рассуждать, а полагаться на выработанные за четыре миллиарда лет эволюции инстинкты ака мораль, которая, как, и теория игр с ненулевой суммой, говорит что оптимальная стратегия выживания – вовсе не у психопата-убийцы, а у нормального человека – по умолчанию – сотрудничать, на добро отвечать добром, на зло – злом, и иногда прощать просто так.
Иначе – ад.

Лис 16, 2020 07:47

а понять, что Солнце не движется по небу — не смог. А Земля разве не вращается? )

Лис 09, 2020 16:32

Мовчати

Лис 09, 2020 18:41

От таку штуку подумав.
Зараз екзопланети знаходять або транзитом планети диском своєї зорі, або за гравітаційним впливом планет на поведінку зорі. Другий спосіб стосується лише гігантських планет та суперземель. Перший спосіб дозволяє упіймати земні подоби, але потребує, аби площина їх орбіт була перпендикулярною до земного спостерігача.
А між цими двома острівцями “відлову” цілий океан потенційних можливостей, де ми зараз не маємо способу відловлювати малі планети.
Чи є Третє Рішення, а я просто знов усе прогуляв?

Лис 09, 2020 18:48

Есть. Вернее будет. )
Супертелесоп.

Лис 09, 2020 18:59

Ой, та ну… В Оорта дочапати зможуть хіба що за сотню років. Треба щось трохи реалістичніше

Лис 09, 2020 19:01

В рамках спецкурса “Экзопланеты” астрофизик Сергей Попов провёл серию лекций, в которых рассказывал про методы обнаружения экзопланет. Помимо упомянутых вами методов транзитной фотометрии и доплеровской спектроскопии, он также рассказал про обнаружение экзопланет методом гравитационного микролинзирования (и несколькими другими методами).
1) Ссылка на лекцию про метод гравитационного микролинзирования: https://www.youtube.com/watch?v=DY8k2HSjUEU
2) Ссылка на лекцию про остальные методы:
https://www.youtube.com/watch?v=cP0Cm_ESS18
3) Ссылка на плейлист со всеми лекциями курса:
https://www.youtube.com/playlist?list=PL-18izvyDXIc7kzGBawCvhRm0MsDJIuuC

Лис 09, 2020 19:47

Глянув, дякую. Методів багато, але практично всі, крім транзиту ловлять не аналоги Землі. Ті завеликі, ті заблизькі до зорі, ті дуже молоді і розпечені, а ті носяться як шалені. Єдине, в чому побачив шанс для прогресу саме у пошуку “наших” земель, так це пряме спостереження. Значить треба йти в бокові Лагранжі системи Земля-Сонце і ставити там монстрів з коронографами, метрів по 100…200 кожен (навмання цифри сказав). Буде заодно бінокль з максимальною базою 150 млн. км. В залежності від напрямку на об’єкт спостереження.

Лис 10, 2020 04:26

Земля уже неоднократно посылала сигналы к разным звёздам. Даже при том, что вообще ничего там не обнаруживала.
Исходя из этого факта вся концепция “игры” рушится, её начальные установки не работают.

Лис 10, 2020 07:41

А сигналы-то дошли?
)

Лис 10, 2020 08:06

Враховуючи відстані між зірками, мабуть ще в дорозі 🙂

Лис 10, 2020 09:23

Нет.
Только в 2029 году стоит ожидать первого случая, когда специально посланное человеком сообщение достигнет той звёздной системы (Gliese 581), к которой его отправили.
Если предположить, что там есть цивилизация, она примет этот сигнал (для этого им необходимо в нужный момент держать радиотелескопы направленными на Солнце и настроенными на нужную частоту) и решит на него ответить, то ответ стоит ждать где-то так в районе 2050-го года.

Лис 15, 2020 07:25

Дойдут,по-любому

Лис 10, 2020 11:02

А может и нет никакого парадокса…

У меня за время которое я интересуюсь этой проблемой на основе полученных из разных источников и собственных знаний, сложилась на настоящий момент другая позиция.

Порассуждаем о разумной жизни, похожей по химизму на нашу:

Для появления человека разумного системе Солнце-Земля понадобилось, как минимум 4 млрд.лет. Следует, также, учесть, что эти 4 млрд. лет прошли возле звезды 3-го поколения, то есть в условиях с достаточно высокой металличностью нашего Солнца (для справки: астрономы называют металлами все, что тяжелее гелия), то есть наличия основополагающих кирпичиков жизни: C, O, N, P, Fe и т.д.

Эти “кирпичики” нарабатывались в термоядерных реакторах звезд 1 и 2 поколения из первоначальных 72% H и 25% He, которые были единственными (ну, еще немного Li) элементами 13 млрд. лет назад.

Таким образом, 4 млрд.лет и 13 с хвостиком млрд (принятый возраст Вселенной, а возраст нашей Галактики оценивается в 12 млрд.лет) – это сопоставимые по продолжительности периоды.

Итак, на протяжении долгого времени в Галактике шел процесс звездообразования 1 и 2 поколения, которые нарабатывали химическую основу – фундамент для возникновения жизни, подобной нашей. Допустим, это заняло половину сегодняшнего возраста Галактики, а то и чуть больше.

Еще известно, что звезды образуются из коллапсирующих газо-пылевых молекулярных облаков не по одиночке, а значительными группами, сходными в некотором роде по составу (например, Альфа и Бета Центавра – самые близкие по расстоянию сестры Солнца), которые после рождения имеют тенденцию отдаляться друг от друга и занимать какие-то наблюдаемые нами положения. Да, звезды-сестры расположены сравнительно близко друг от друга (до Альфы-Беты Центавра приблизительно 4 св.года), но до других подобных звезд, образовавшихся из других облаков газа и пыли (соответствующих 3-й генерации с нужным химсоставом), в разных уголках Галактики, расстояние может исчисляться тысячами и десятками тысяч световых лет.

Я считаю, что стартовые условия для зарождение жизни на химсоставе, подобном нашему, в Галактике сложились, вероятно, в близком промежутке времени, допустим: +- сотни млн.лет после продолжительной по времени эволюции (1,2 поколение звезд и до 3-го). Разумной жизни до этого взяться было не из чего.

Далее, проходит 4 млрд. лет для формирования разумной жизни (от архей до человека) и вступления Человека разумного в стадию электрорадио активности, которой на Земле, всего-то 100 лет, а если принять во внимание активную “прослушку” Вселенной в радиодиапазоне, то можно сказать, что нашей внепланетной активности лет 50, всего-то.

Что мы можем знать о цивилизациях, которым мы гипотетически могли отправить телеграммку в радиусе 100 св.лет? Да, ничего. Мало времени! Да еще учитывая, что нужно знать куда посылать! Не будешь, ведь, просто барабанить по всему периметру (это и затратно энергетически, да еще знать в каком диапазоне, ведь пылевые облака в космосе имеют свойство поглощать определенные длины волн).

И еще один “гвоздь в крышку гроба” надежд на “быстрый” поиск сигналов от братьев по разуму: мы не знаем средний период жизни разумных цивилизаций, а они (как все живые существа и виды) склонны переживать вымирания!

Кто сказал, что нашей разумной цивилизации отведена долгая жизнь с поступательным развитием? Примеров-то у нас нет! Только умозаключения и оптимизм.

Мы знаем, что не все дети доживают до взрослого, а тем более до возраста солидного (например, до 40-50 лет). Точно также, вероятно, и разумная (или вообще) жизнь, однажды возникнув на каком-то проценте планет, обращающихся вокруг каких-нибудь солнцеподобных звезд в Галактике, могла просто не достигнуть требуемого уровня, а завершить свое существование вследствие внешнего катаклизма или внутреннего (что не исключено). Это тоже понижает вероятность коммуникаций. А вдруг, средняя продолжительность жизни разумных цивилизаций исчисляется, скажем продолжительностью в 500 лет? Тогда, в нашем случае, нам осталось в среднем около 400 лет для проведения активных поисков…

Да 400 лет при поступательном развитии техники – это много. Но, в радиусе 400 световых лет от нас существует не так уж много звезд в “зоне жизни” (где может присутствовать вода в жидком виде) которых есть подходящие каменистые планеты с требуемыми условиями. И даже в этом случае, сигнал может быть зафиксирован в среднем в один конец (ну максимум в два конца без подтверждения получения). Это все в идеале, который в действительности бывает исключительно редко.

Вот и мой ответ на парадокс Ферми (Где все?): мы еще слишком молоды, чтобы получить на него более-менее непротиворечивый ответ.

Цивилизации нужно значительно больше времени для получения ответа на заданный Ферми вопрос…

PS

Однако, вопрос поиска внеземной жизни вообще, а разумной в частности, я считаю очень важным, прежде всего, с философской точки зрения. Ведь если мы сможем обменяться сигналами (то есть послать им и получить назад подтверждение о получении) с каким-нибудь разумом у звезд удаленных от нас в том же диапазоне 300-400 св. лет (да, хотя бы 100!), то это будет означать, что по крайней мере, разумная жизнь имеет надежду на существование в сотни лет, а может и тысячи. А за тысячу лет разум может свершить невообразимые чудеса!

Лис 10, 2020 13:09

HD 104304 старше Солнца чуть ли не вдвое, и при этом содержит в полтора раза больше “металлов”. При этом это звезда той же массы, что и Солнце. По сути глядя на неё мы смотрим, как будет умирать Солнце (в силу возраста HD 104304 уже приближается к смерти, она сожгла водород в ядре).
И это не какая-то уникальная звезда на задворках галактики, это одна из наших ближайших соседок…

Таким образом даже недалеко от нас цивилизации могли успеть не только давным-давно появиться, но и погибнуть в следствии окончания жизненного цикла их родной звезды.

Лис 10, 2020 14:11

Итак, на протяжении долгого времени в Галактике шел процесс звездообразования 1 и 2 поколения, которые нарабатывали химическую основу — фундамент для возникновения жизни, подобной нашей. Допустим, это заняло половину сегодняшнего возраста Галактики, а то и чуть больше.
Есть мнение, что химическая эволюция Вселенной происходила гораздо быстрей.
В самом начале было очень много звезд с массами в десятки и сотни масс Солнца.
По этой причине жили они не долго, но очень бурно, оставляя после себя нейтронные звёзды и много “сброшенного” вещества в окрестностях, в котором уже присутствовали тяжёлые элементы вплоть до железа.

Нейтронные звезды, в свою очередь, часто оказывались рядом друг с другом и начинали заниматься сексом в виде “затачивания” друг друга как два абразивных круга на встречный курсах. В результате генерировалась уже остальная таблица Менделеева до платиноидов и урана включительно. Причем в огромных количествах. Говорят две нейтронные звезды примерно массы Солнца при контакте
производят одного золота на 10-15 масс Земли.

И вся эта эволюция произошла буквально за несколько сотен миллионов лет. Есть такое мнение.

Лис 10, 2020 23:00

Парадоксом будет отсутствие следов жизни в галактике, ведь уникальных вещей в ней не обнаружено. До обнаружения первых экзопланет большинство астрофизиков было уверено в их существовании, с жизнью то же самое. Существующие методы примитивны и не позволяют, с уверенностью, говорить о наличии жизни в нашем звёздной системе, не говоря о других. Здравый смысл подсказывает, что межзвездные путешествия невозможны и остаётся лишь слать радиосигналы и надеяться на ответ, хотя это и займет сотни и даже тысячи лет.

Лис 12, 2020 16:32

Я полностью согласен с такими рассуждениями. Только один вопрос.
Допустим, техногенные цивилизации могут появиться в результате цепочки Большой взрыв -> звезды 1-ого поколения -> звёзды 2-ого поколения -> звезда 3-его поколения -> планета в зоне обитаемости и с водой -> возникновение жизни -> развитие жизни до разума -> развитие социума разумных до техногенной цивилизации -> радиоволновая активность. На это всё по нашим данным должно уйти примерно 13,5 млрд лет. Дело в том, что этот самый период времени должен иметь нижний и верхний предел, т.е. например должно уйти (13 500 +/- 10) млн лет. Чисто по теории вероятности возникновение техногенных цивилизаций статистически должно ложиться в нормальное распределение от времени.
Откуда следует вывод, что наиболее вероятно мы ДАЛЕКО НЕ ПЕРВАЯ техногенная цивилизация, возникшая в Млечном Пути. И среди возникших ранее ХОТЯ БЫ ОДНА вполне могла бы дожить до нас. Пусть даже не миллионы лет назад возникла, а 100 000 лет назад. Представьте, чего достигнет наша наука за 100 000 лет, если человечество не совершит самоубийство? Да, даже если эти боги не преодолеют ограничение скорости света, уж исследовательские зонды с мощным ИИ должны быть во всех уголках галактики.

Лис 10, 2020 12:03

Все это интересно, но малополезно.
Технически развитые цивилизации обитают за пределами т.н. “обитаемой зоны”

Лис 10, 2020 12:15

“малополезно” не читайте и ставьте дизлайки… что Вам сказать.

Лис 10, 2020 12:22

Я всего лишь хотел обратить внимание на базовую ошибку. Нет смысла искать контакт в “обитаемых зонах”. Там нет никого, кто мог бы быть нам интересен. В лучшем случае там может быть цивилизация, находящаяся на ранних стадиях развития. А цивилизация, достигшая примерно нашего уровня, скорее всего уже покинула “обитаемую зону”

Лис 15, 2020 08:00

По вашему мнению,почему?

Лис 15, 2020 10:50

Потому что условия для возникновения жизни уникальны. Но, при этом, они же и “стремны”. Если у вас есть жидкая вода – значит вы в шаге от катастрофы.
Технически развитые цивилизации предпочтут места без атмосферы. Там запасы воды находятся в твердом виде и с ними точно ничего не случится.