i den 12. episoden Av Cosmos, som ble sendt på desember 14, 1980, programmets co-skaperen Og vert Carl Sagan introduserte tv-seere til astronom Frank Drake selvtitulerte ligningen. Ved å bruke Det, beregnet han det potensielle antallet avanserte sivilisasjoner I Melkeveien som kunne kontakte oss ved hjelp av den utenomjordiske ekvivalenten til vår moderne radiokommunikasjonsteknologi. Sagan estimat varierte fra «en ynkelig få» til millioner. «Hvis sivilisasjoner ikke alltid ødelegger seg selv kort tid etter å ha oppdaget radioastronomi, kan himmelen bli mykt humming med meldinger fra stjernene,» sa Sagan på sin uforlignelige måte.Sagan var pessimistisk med tanke på at sivilisasjoner kunne overleve sin egen teknologiske «oppvekst» —overgangsperioden da en kulturs utvikling av for eksempel kjernekraft, bioteknologi eller en myriade av andre kraftige evner lett kunne føre til selvutslettelse. I hovedsak alle andre måter, han var en optimist om utsiktene for pangalactic liv og intelligens. Men det vitenskapelige grunnlaget for hans tro var i beste fall rystet. Sagan og andre mistenkte at fremveksten av liv på clement worlds må være en kosmisk uunngåelighet, fordi geologiske bevis foreslo at det oppsto sjokkerende raskt på Jorden: for over fire milliarder år siden, praktisk talt så snart planeten vår hadde tilstrekkelig avkjølt fra sin brennende formasjon. Og hvis, akkurat som på vår verden, liv på andre planeter dukket opp raskt og utviklet seg til å bli stadig mer komplisert over tid, kanskje intelligens og teknologi, også kan være vanlig i hele universet.i de senere år har imidlertid noen skeptiske astronomer forsøkt å legge mer empirisk heft bak slike uttalelser ved hjelp av en sofistikert form for analyse kalt Bayesiansk statistikk. De har fokusert på to store ukjente: oddsen for liv som oppstår På Jordlignende planeter fra abiotiske forhold – en prosess som kalles abiogenese-og derfra oddsen for intelligens som kommer fram. Selv med slike estimater i hånden, er astronomer uenige om hva de betyr for livet andre steder i kosmos. Den mangelen på konsensus er fordi selv den beste Bayesianske analysen bare kan gjøre så mye når hardt bevis for utenomjordisk liv og intelligens er tynt på bakken.Drake-ligningen, som astronomen introduserte i 1961, beregner antall sivilisasjoner i vår galakse som kan overføre eller motta interstellare meldinger via radiobølger. Det er avhengig av å multiplisere en rekke faktorer, som hver kvantifiserer noe aspekt av vår kunnskap om vår galakse, planeter, liv og intelligens. Disse faktorene inkluderer ƒ, brøkdelen av stjerner med ekstrasolare planeter; ne, antall beboelige planeter i et ekstrasolært system; ƒ, brøkdel av beboelige planeter hvor livet oppstår; og så videre.»På den tiden Skrev Drake ned-eller for 25 år siden-nesten noen av disse faktorene kunne ha vært de som gjør livet svært sjeldent,» sier Ed Turner, en astrofysiker Ved Princeton University. Nå vet vi at verdener rundt stjerner er normen, og at de som Ligner På Jorden i de mest grunnleggende termer av størrelse, masse og isolasjon er vanlige også. Kort sagt, det ser ikke ut til å være mangel på galaktisk eiendom som livet kunne okkupere. Likevel » en av de største usikkerhetene i hele kjeden av faktorer er sannsynligheten for at livet noen gang ville komme i gang—at du ville gjøre det spranget fra kjemi til liv, selv gitt passende forhold,» Sier Turner.Å Ignorere denne usikkerheten kan føre astronomer til å gjøre ganske dristige påstander. For eksempel, I forrige måned Tom Westby og Christopher Conselice, begge Ved University Of Nottingham I England, skapte overskrifter da de regnet ut at det skulle være minst 36 intelligente sivilisasjoner i vår galakse som kunne kommunisere med oss. Estimatet var basert på en antagelse om at intelligent liv oppstår på andre beboelige Jordlignende planeter omtrent 4,5 milliarder til 5,5 milliarder år etter dannelsen.»det er bare en veldig spesifikk og sterk antagelse,» sier astronomen David Kipping Fra Columbia University. «Jeg ser ikke noe bevis på at det er et trygt spill å gjøre.»Å Svare på spørsmål om sannsynligheten for abiogenese og fremveksten av intelligens er vanskelig fordi forskere bare har et enkelt stykke informasjon: livet på Jorden. «Vi har ikke engang et fullt datapunkt,» Sier Kipping. «Vi vet ikke når livet oppsto, for Eksempel på Jorden. Selv det er gjenstand for usikkerhet.»
Enda Et problem med å gjøre antagelser basert på hva vi lokalt observerer, er såkalt seleksjonsbias. Tenk deg å kjøpe lodd og treffer jackpot på 100th forsøk. Rimelig kan du da tildele en 1 prosent sannsynlighet for å vinne lotteriet. Denne feilaktige konklusjonen er selvsagt en utvalgsskjevhet som oppstår hvis du bare avstemmer vinnerne og ingen av feilene (det vil si de titalls millioner mennesker som kjøpte billetter, men aldri vant lotteriet). Når det gjelder å beregne oddsen for abiogenese, «vi har ikke tilgang til feilene,» Sier Kipping. «Så det er derfor vi er i en svært utfordrende posisjon når det gjelder dette problemet.»
Skriv Inn Bayesiansk analyse. Teknikken bruker Bayes teorem, oppkalt Etter Thomas Bayes, en 18. århundre engelsk statistiker og minister. For å beregne oddsen for en hendelse, for eksempel abiogenese, forekommer, astronomer først komme opp med en sannsynlig sannsynlighetsfordeling av det—en beste gjetning, hvis du vil. For eksempel kan man anta at abiogenese er like sannsynlig mellom 100 millioner til 200 millioner år etter At Jorden ble dannet som den er mellom 200 millioner til 300 millioner år etter den tiden eller noen annen 100 millioner år av planetens historie. Slike forutsetninger kalles Bayesianske priors, og de er gjort eksplisitte. Deretter samler statistikerne data eller bevis. Til slutt kombinerer de prior og bevis for å beregne det som kalles en bakre sannsynlighet. I tilfelle av abiogenese vil denne sannsynligheten være oddsen for fremveksten av livet på En Jordlignende planet, gitt våre tidligere forutsetninger og bevis. Posterior er ikke et enkelt tall, men snarere en sannsynlighetsfordeling som kvantifiserer usikkerhet. Det kan for eksempel vise at abiogenese blir mer eller mindre sannsynlig med tiden i stedet for å ha en jevn sannsynlighetsfordeling foreslått av den tidligere.I 2012 Turner og hans kollega David Spiegel, deretter Ved Institute For Advanced Study I Princeton, Nj, var de første til å strengt anvende Bayesiansk analyse til abiogenese. I deres tilnærming oppstår livet på En Jordlignende planet rundt en sollignende stjerne ikke før noen minimum antall år, tmin, etter verdens dannelse. Hvis livet ikke oppstår før noen maksimal tid, tmax, da stjernen aldre (og til slutt dør), blir forholdene på planeten for fiendtlige for abiogenese å noen gang oppstå. Mellom tmin og tmax var Turner og Spiegels hensikt å beregne sannsynligheten for abiogenese.
forskerne jobbet med noen forskjellige tidligere fordelinger for denne sannsynligheten. De antok også at intelligens tok litt fast tid å vises etter abiogenese.Gitt slike antagelser var det geofysiske og paleontologiske beviset på livets opprinnelse på Jorden og hva evolusjonsteorien sier om fremveksten av intelligent liv, Turner og Spiegel i stand til å beregne forskjellige bakre sannsynlighetsfordelinger for abiogenese. Selv om bevisene for at livet dukket opp tidlig på Jorden kan faktisk foreslå abiogenese er ganske enkelt, posteriors ikke plassere noen lavere grense på sannsynligheten. Beregningen «utelukker ikke svært lave sannsynligheter, noe som egentlig er sunn fornuft med statistikk av en,» Sier Turner. Til tross for livets raske fremvekst på Jorden, kan abiogenese likevel være en ekstremt sjelden prosess.Turner og Spiegels innsats var «det første virkelig alvorlige Bayesianske angrepet på dette problemet», Sier Kipping. «Jeg tror det som var tiltalende er at de brøt denne standard, naive tolkningen av livets tidlige fremvekst.»Likevel trodde Kipping at forskernes arbeid ikke var uten svakheter, og Han har nå forsøkt å rette opp det med en Mer forseggjort Bayesiansk analyse av seg selv. For eksempel stiller Kipping antagelsen om at intelligens dukket opp på et bestemt tidspunkt etter abiogenese. Denne prioren, sier han, kan være en annen forekomst av utvalgsskjevhet – et begrep påvirket av den evolusjonære banen som vår egen intelligens oppsto. «I ånden av koding av all din uvitenhet, hvorfor ikke bare innrømme at du ikke vet det nummeret heller?»Kipping sier. «Hvis du prøver å utlede hvor lang tid det tar livet å dukke opp, hvorfor ikke bare gjøre intelligens på samme tid?»
det forslaget er akkurat Det Kipping forsøkte å estimere både sannsynligheten for abiogenese og fremveksten av intelligens. For en prior valgte han Noe som heter Jeffreys prior, som ble designet av en annen engelsk statistiker og astronom, Harold Jeffreys. Det sies å være maksimalt uinformativt. Fordi Jeffreys prior ikke bake i massive antagelser, legger det mer vekt på bevisene. Turner og Spiegel hadde også forsøkt å finne en uinformativ prior. «Hvis du vil vite hva dataene forteller deg og ikke hva du tenkte på det tidligere, vil du ha en uinformativ før,» Sier Turner. I sin 2012-analyse brukte forskerne tre priorer, hvorav den ene var minst informativ, men de var ikke i stand til å bruke Jeffreys prior, til tross for å være klar over det.I Kipping ‘ s beregning fokuserte prior oppmerksomheten på det han kaller «fire hjørner» av parameterrommet: livet er vanlig, og intelligens er vanlig; livet er vanlig, og intelligens er sjelden; livet er sjeldent, og intelligens er vanlig; livet er sjeldent, og intelligens er sjeldent. Alle fire hjørnene var like sannsynlig før Bayesiansk analyse begynte.
Turner er enig i at bruk Av Jeffreys prior er et betydelig fremskritt. «Det er den beste måten vi har, egentlig, å bare spørre hva dataene prøver å fortelle deg,» sier han. Ved Å Kombinere jeffreys prior med det sparsomme beviset på fremveksten og intelligensen av livet på Jorden, oppnådde Kipping en bakre sannsynlighetsfordeling, som tillot ham å beregne nye odds for de fire hjørnene. Han fant for eksempel at «livet er vanlig, og intelligens er sjelden» scenariet er ni ganger mer sannsynlig enn både liv og intelligens er sjeldne. Og selv om intelligens er ikke sjelden, livet-er-vanlig scenario har et minimum odds ratio på 9 til 1. Disse oddsene er ikke den typen som man ville satse huset på, Sier Kipping. «Du kan lett miste innsatsen.Likevel er denne beregningen «et positivt tegn på at livet skal være der ute,» sier han. «Det er i det minste et suggestivt hint at livet ikke er en vanskelig prosess.»
Ikke Alle Bayesianske statistikere er enige. Turner, for en, tolker resultatene annerledes. Ja, Kipping ‘ s analyse antyder at livets tilsynelatende tidlige ankomst på Jorden favoriserer en modell der abiogenese er vanlig, med et bestemt oddsforhold på 9: 1. Men denne beregningen betyr ikke at modellen er ni ganger mer sannsynlig å være sant enn den som sier abiogenese er sjelden, Sier Turner, og legger Til At Kipping tolkning er » litt altfor optimistisk.»Ifølge Turner, som applauderer Kipping’ s arbeid, vil selv Den mest sofistikerte Bayesianske analysen fortsatt gi rom for sjeldenhet av både liv og intelligens i universet. «Det vi vet om livet på Jorden utelukker ikke disse mulighetene,» sier han.Og Det er ikke Bare Bayesianske statistikere som kan ha en biff Med Kipping tolkning. Alle som er interessert i spørsmål om livets opprinnelse, vil være skeptiske til hevdet svar, gitt at en slik analyse er knyttet til geologiske, geofysiske, paleontologiske, arkeologiske og biologiske bevis for livet på Jorden-ingen av dem er utvetydig om tidslinjene for abiogenese og utseendet av intelligens.»Vi sliter fortsatt med å definere hva vi mener med et levende system,» sier Caleb Scharf, en astronom og astrobiolog Ved Columbia. «Det er et glatt dyr, når det gjelder vitenskapelig definisjon. Det er problematisk for å gjøre en uttalelse når abiogenese skjer-eller til og med uttalelser om utviklingen av intelligens.»
hvis vi hadde strenge definisjoner, fortsetter problemer. «Vi vet ikke om livet startet, stoppet, startet på nytt. Vi vet heller ikke om livet bare kan bygges på en måte eller ikke, » Sier Scharf. Når Ble Jorden gjestfri for livet? Og når det gjorde, var de første molekylene i denne «liv» aminosyrer, Rna eller lipid membraner? Og etter at livet først kom, ble det slått ut av noen katastrofale hendelser tidlig i Jordens historie, bare for å starte på nytt på en potensielt annen måte? «Det er forferdelig mye usikkerhet,» Sier Scharf.
Alt dette sketchy beviset gjør selv Bayesiansk analyse vanskelig. Men som en teknikk er det fortsatt den best egnede metoden for å håndtere flere bevis-si oppdagelsen av tegn på liv som eksisterer på Mars tidligere eller i En Av Jupiters isdekkede havbærende måner i dag.»øyeblikket vi har et annet datapunkt å leke med, forutsatt at det skjer, er måtene å best utnytte de ekstra dataene. Plutselig krymper usikkerhetene dramatisk, » Sier Scharf. «Vi trenger ikke nødvendigvis å undersøke hver stjerne i vår galakse for å finne ut hvor sannsynlig det er for et gitt sted å havne liv. Ett eller to datapunkter, og plutselig vet vi om universet i hovedsak når det gjelder tilbøyelighet til å produsere liv eller muligens intelligens. Og det er ganske kraftig.”