În episodul 12 din Cosmos, care a fost difuzat pe 14 decembrie 1980, co-creatorul și gazda programului Carl Sagan a prezentat telespectatorilor ecuația omonimă a astronomului Frank Drake. Folosind-o, el a calculat numărul potențial de civilizații avansate din Calea Lactee care ne-ar putea contacta folosind echivalentul extraterestru al tehnologiei noastre moderne de comunicații radio. Estimarea lui Sagan a variat de la” câțiva jalnici ” la milioane. „Dacă civilizațiile nu se distrug întotdeauna la scurt timp după ce au descoperit radioastronomia, atunci cerul poate fredona încet cu mesaje de la stele”, a intonat Sagan în felul său inimitabil.
Sagan era pesimist cu privire la posibilitatea civilizațiilor de a supraviețui propriei „adolescențe”tehnologice—perioada de tranziție în care dezvoltarea unei culturi, să zicem, a energiei nucleare, a bioingineriei sau a unei miriade de alte capacități puternice ar putea duce cu ușurință la auto-anihilare. În esență, în toate celelalte moduri, el a fost un optimist cu privire la perspectivele vieții și inteligenței pangalactice. Dar baza științifică a credințelor sale a fost în cel mai bun caz șubredă. Sagan și alții au suspectat că apariția vieții pe lumile clement trebuie să fie o inevitabilitate cosmică, deoarece dovezile geologice au sugerat că a apărut șocant de repede pe Pământ: în urmă cu peste patru miliarde de ani, practic de îndată ce planeta noastră s-a răcit suficient de la formarea sa aprinsă. Și dacă, la fel ca în lumea noastră, viața de pe alte planete a apărut rapid și a evoluat pentru a deveni tot mai complexă în timp, poate că și inteligența și tehnologia ar putea fi comune în întregul univers.cu toate acestea, în ultimii ani, unii astronomi sceptici au încercat să pună mai multă forță empirică în spatele unor astfel de declarații folosind o formă sofisticată de analiză numită statistici Bayesiene. Ei s-au concentrat asupra a două mari necunoscute: șansele apariției vieții pe planete asemănătoare Pământului din condiții abiotice—un proces numit abiogeneză—și, de acolo, șansele apariției inteligenței. Chiar și cu astfel de estimări în mână, astronomii nu sunt de acord cu privire la ceea ce înseamnă pentru viața în altă parte a cosmosului. Această lipsă de consens se datorează faptului că chiar și cea mai bună analiză Bayesiană poate face atât de mult doar atunci când dovezile solide pentru viața și inteligența extraterestră sunt subțiri pe teren.ecuația Drake, pe care astronomul a introdus—o în 1961, calculează numărul civilizațiilor din galaxia noastră care pot transmite—sau primi-mesaje interstelare prin unde radio. Se bazează pe înmulțirea unui număr de factori, fiecare cuantificând un aspect al cunoștințelor noastre despre Galaxia, planetele, viața și inteligența noastră. Acești factori includ, de exemplu, numărul de stele cu planete extrasolare, numărul de planete locuibile într-un sistem extrasolar, numărul de planete locuibile pe care apare viața și așa mai departe.”în momentul în care Drake a scris-sau chiar acum 25 de ani-aproape oricare dintre acești factori ar fi putut fi cei care fac viața foarte rară”, spune Ed Turner, astrofizician la Universitatea Princeton. Acum știm că lumile din jurul stelelor sunt norma și că cele similare cu Pământul în termenii cei mai de bază ai dimensiunii, masei și insolației sunt, de asemenea, comune. Pe scurt, se pare că nu există lipsă de bunuri imobiliare galactice pe care viața le-ar putea ocupa. Cu toate acestea,” una dintre cele mai mari incertitudini din întregul lanț de factori este probabilitatea ca viața să înceapă vreodată—să faci acel salt de la chimie la viață, chiar și în condiții adecvate”, spune Turner.
ignorarea acestei incertitudini îi poate determina pe astronomi să facă afirmații destul de îndrăznețe. De exemplu, luna trecută Tom Westby și Christopher Conselice, ambii de la Universitatea din Nottingham din Anglia, au făcut titluri când au calculat că ar trebui să existe cel puțin 36 de civilizații inteligente în galaxia noastră capabile să comunice cu noi. Estimarea s-a bazat pe presupunerea că viața inteligentă apare pe alte planete locuibile asemănătoare Pământului, la aproximativ 4,5 miliarde până la 5,5 miliarde de ani de la formarea lor.”aceasta este doar o presupunere foarte specifică și puternică”, spune astronomul David Kipping de la Universitatea Columbia. „Nu văd nicio dovadă că acesta este un pariu sigur de făcut.”
răspunsul la întrebări despre probabilitatea abiogenezei și apariția inteligenței este dificil, deoarece oamenii de știință au doar o singură informație: viața pe Pământ. „Nu avem nici măcar un punct de date complet”, spune Kipping. „Nu știm când a apărut viața, de exemplu, pe Pământ. Chiar și acest lucru este supus incertitudinii.”
încă o problemă cu a face presupuneri bazate pe ceea ce observăm la nivel local este așa-numita prejudecată de selecție. Imaginați-vă cumpărarea biletelor de loterie și lovirea jackpot-ului la a 100-a încercare. În mod rezonabil, s-ar putea atribui apoi o probabilitate de 1 la sută pentru a câștiga la loterie. Această concluzie incorectă este, desigur, o prejudecată de selecție care apare dacă sondați doar câștigătorii și niciunul dintre eșecuri (adică zecile de milioane de oameni care au cumpărat bilete, dar nu au câștigat niciodată la loterie). Când vine vorba de calcularea șanselor de abiogeneză, „nu avem acces la eșecuri”, spune Kipping. „Acesta este motivul pentru care suntem într-o poziție foarte dificilă atunci când vine vorba de această problemă.”
introduceți analiza Bayesiană. Tehnica folosește teorema lui Bayes, numită după Thomas Bayes, un statistician și ministru englez din secolul 18. Pentru a calcula șansele unui eveniment, cum ar fi abiogeneza, care are loc, astronomii vin mai întâi cu o distribuție probabilă a probabilității—cea mai bună presupunere, dacă vreți. De exemplu, se poate presupune că abiogeneza este la fel de probabilă între 100 de milioane și 200 de milioane de ani după formarea Pământului, precum este între 200 de milioane și 300 de milioane de ani după acea perioadă sau orice altă bucată de 100 de milioane de ani din istoria planetei noastre. Astfel de ipoteze se numesc priori Bayesieni și sunt explicite. Apoi statisticienii colectează date sau dovezi. În cele din urmă, ele combină dovezile anterioare și dovezile pentru a calcula ceea ce se numește probabilitate posterioară. În cazul abiogenezei, această probabilitate ar fi șansele apariției vieții pe o planetă asemănătoare Pământului, având în vedere ipotezele și dovezile noastre anterioare. Posteriorul nu este un singur număr, ci mai degrabă o distribuție de probabilitate care cuantifică orice incertitudine. Poate arăta, de exemplu, că abiogeneza devine mai mult sau mai puțin probabilă cu timpul, mai degrabă decât să aibă o distribuție uniformă a probabilității sugerată de prior.în 2012, Turner și colegul său David Spiegel, pe atunci la Institutul pentru Studii Avansate din Princeton, N. J., au fost primii care au aplicat riguros analiza Bayesiană abiogenezei. În abordarea lor, viața pe o planetă asemănătoare Pământului în jurul unei stele asemănătoare soarelui nu apare decât după un număr minim de ani, tmin, după formarea acelei lumi. Dacă viața nu apare înainte de un timp maxim, tmax, atunci, pe măsură ce steaua sa îmbătrânește (și în cele din urmă moare), condițiile de pe planetă devin prea ostile pentru ca abiogeneza să apară vreodată. Între tmin și tmax, intenția lui Turner și Spiegel a fost de a calcula probabilitatea abiogenezei.
cercetătorii au lucrat cu câteva distribuții anterioare diferite pentru această probabilitate. Ei au presupus, de asemenea, că inteligența a luat o anumită perioadă fixă de timp pentru a apărea după abiogeneză.având în vedere astfel de ipoteze, dovezile geofizice și paleontologice ale genezei vieții pe Pământ și ceea ce spune teoria evoluționistă despre apariția vieții inteligente, Turner și Spiegel au reușit să calculeze diferite distribuții de probabilitate posterioară pentru abiogeneză. Deși dovezile că viața a apărut devreme pe Pământ pot sugera într-adevăr că abiogeneza este destul de ușoară, posteriorii nu au plasat nicio limită inferioară asupra probabilității. Calculul „nu exclude probabilitățile foarte scăzute, ceea ce este într-adevăr un fel de bun simț cu statisticile unuia”, spune Turner. În ciuda apariției rapide a vieții pe Pământ, abiogeneza ar putea fi totuși un proces extrem de rar.efortul lui Turner și Spiegel a fost „primul atac Bayesian cu adevărat serios asupra acestei probleme”, spune Kipping. „Cred că ceea ce a fost atrăgător este că au rupt această interpretare implicită, naivă a apariției timpurii a vieții.”chiar și așa, Kipping a crezut că munca cercetătorilor nu a fost lipsită de slăbiciunile sale și a căutat acum să o corecteze cu o analiză Bayesiană mai elaborată. De exemplu, Kipping pune la îndoială presupunerea că inteligența a apărut la un moment dat fix după abiogeneză. Acest prior, spune el, ar putea fi un alt exemplu de părtinire a selecției—o noțiune influențată de calea evolutivă prin care a apărut propria noastră inteligență. „În spiritul codificării tuturor ignoranței tale, de ce să nu recunoști că nici tu nu știi acel număr?”Kipping spune. „Dacă încercați să deduceți cât timp durează viața pentru a apărea, atunci de ce să nu faceți și inteligență în același timp?”
această sugestie este exact ceea ce a încercat Kipping, estimând atât probabilitatea abiogenezei, cât și apariția inteligenței. Pentru un prior, el a ales ceva numit Jeffreys prior, care a fost proiectat de un alt statistician și astronom englez, Harold Jeffreys. Se spune că este maxim neinformativ. Deoarece Jeffreys prior nu se coace în presupuneri masive, se pune mai mult cântărește pe dovezi. Turner și Spiegel încercaseră, de asemenea, să găsească un prior neinformativ. „Dacă vrei să știi ce îți spun datele și nu ce ai crezut despre asta anterior, atunci vrei un prealabil neinformativ”, spune Turner. În analiza lor din 2012, cercetătorii au angajat trei priori, dintre care unul a fost cel mai puțin informativ, dar nu au reușit să folosească Jeffreys prior, în ciuda faptului că erau conștienți de asta.
în calculul lui Kipping, acel prior și-a concentrat atenția asupra a ceea ce el numește” cele patru colțuri ” ale spațiului parametru: viața este comună, iar inteligența este comună; viața este comună, iar inteligența este rară; viața este rară, iar inteligența este comună; și viața este rară, iar inteligența este rară. Toate cele patru colțuri erau la fel de probabile înainte de începerea analizei Bayesiene.
Turner este de acord că utilizarea Jeffreys prior este un avans semnificativ. „Este cel mai bun mod pe care îl avem, într-adevăr, să întrebăm ce încearcă să vă spună datele”, spune el.combinând priorul Jeffreys cu dovezile rare ale apariției și inteligenței vieții pe Pământ, Kipping a obținut o distribuție posterioară a probabilității, ceea ce i-a permis să calculeze Noi cote pentru cele patru colțuri. El a descoperit, de exemplu, că scenariul „viața este comună și inteligența este rară” este de nouă ori mai probabil decât atât viața, cât și inteligența sunt rare. Și chiar dacă inteligența nu este rară, scenariul life-is-common are un raport minim de cote de 9 la 1. Aceste cote nu sunt genul care s-ar paria casa pe, Kipping spune. „Ai putea pierde cu ușurință pariul.”
totuși, acest calcul este „un semn pozitiv că viața ar trebui să fie acolo”, spune el. „Este, cel puțin, un indiciu sugestiv că viața nu este un proces dificil.”
nu toți statisticienii Bayesieni ar fi de acord. Turner, pentru unul, interpretează rezultatele diferit. Da, analiza lui Kipping sugerează că sosirea aparentă timpurie a vieții pe Pământ favorizează un model în care abiogeneza este comună, cu un raport de cote specific de 9:1. Dar acest calcul nu înseamnă că modelul este de nouă ori mai probabil să fie adevărat decât cel care spune că abiogeneza este rară, spune Turner, adăugând că interpretarea lui Kipping este „puțin prea optimistă.”potrivit lui Turner, care aplaudă munca lui Kipping, chiar și cea mai sofisticată analiză Bayesiană va lăsa în continuare loc pentru raritatea vieții și a inteligenței în univers. „Ceea ce știm despre viața de pe Pământ nu exclude aceste posibilități”, spune el.
și nu doar statisticienii Bayesieni pot avea o carne de vită cu interpretarea lui Kipping. Oricine este interesat de întrebări despre originea vieții ar fi sceptic cu privire la răspunsurile revendicate, având în vedere că orice astfel de analiză este legată de dovezile geologice, geofizice, paleontologice, arheologice și biologice pentru viața pe Pământ—niciuna dintre acestea nu este neechivocă cu privire la liniile de timp pentru abiogeneză și apariția inteligenței.
„încă ne străduim să definim ceea ce înțelegem printr-un sistem viu”, spune Caleb Scharf, astronom și astrobiolog la Columbia. „Este o fiară alunecoasă, din punct de vedere al definiției științifice. Acest lucru este problematic pentru a face o declarație atunci când se întâmplă abiogeneza—sau chiar declarații despre evoluția inteligenței.”dacă am avea definiții riguroase, problemele persistă. „Nu știm dacă viața a început sau nu, s-a oprit, a reînceput. De asemenea, nu știm dacă viața poate fi construită doar într-un fel sau nu”, spune Scharf. Când a devenit pământul ospitalier pentru viață? Și când a făcut – o, au fost primele molecule ale acestor aminoacizi „de viață”, ARN-uri sau membrane lipidice? Și după ce viața a apărut pentru prima dată, a fost stinsă de un eveniment cataclismic la începutul istoriei Pământului, doar pentru a reporni într-un mod potențial diferit? „Există o mulțime de incertitudine”, spune Scharf.
toate aceste dovezi schițate fac dificilă chiar și analiza Bayesiană. Dar, ca tehnică, rămâne cea mai potrivită metodă pentru manipularea mai multor dovezi—să zicem, descoperirea semnelor de viață existente pe Marte în trecut sau în una dintre lunile acoperite de gheață ale lui Jupiter, purtătoare de ocean, în prezent.”momentul în care avem un alt punct de date cu care să ne jucăm, presupunând că se întâmplă, sunt modalitățile de a utiliza cel mai bine aceste date suplimentare. Dintr-o dată, incertitudinile se micșorează dramatic”, spune Scharf. „Nu trebuie neapărat să cercetăm fiecare stea din galaxia noastră pentru a ne da seama cât de probabil este pentru un anumit loc să adăpostească viață. Încă unul sau două puncte de date, și dintr-o dată, știm despre, în esență, universul în ceea ce privește înclinația sa de a produce viață sau, eventual, inteligență. Și asta e destul de puternic.”