Γιατί δεν είμαστε μόνοι στο σύμπαν

Γιατί μάλλον είμαστε μόνοι στο σύμπαν;

Κεντρικά Άρθρα

Η ανθρώπινη ζωή διαρκεί περίπου 80 χρόνια. Το ύψος ενός διώροφου κτηρίου μαζί με τη πυλωτή του ισογείου εύκολα εκτιμάται κοντά στα 15 μέτρα. Μια ανθρώπινη τρίχα σε ένα όχι μακρύ μαλλί έχει ίσως μήκος 20 εκατοστά, ενώ η απόσταση μέχρι το κέντρο της πόλης είναι κοντά στα 6 χιλιόμετρα.

Οι παραπάνω πληροφορίες αφορούν αριθμούς που τους χρησιμοποιούμε καθημερινά, αριθμούς που είναι εύκολα διαχειρίσιμοι από την αντίληψή μας. Τόσο εύκολα διαχειρίσιμοι που μπορούμε να εκτιμήσουμε άμεσα την εγκυρότητά τους: ο καθένας θα μπορούσε να διαμαρτυρηθεί αν έγραφα ότι ζούμε 300 χρόνια. Ή το απέναντι διώροφο έχει ύψος 100 μέτρα. Πως τα μαλλιά μου έχουν μήκος 2,5 μέτρα ενώ η 20άλεπτη με το αυτοκίνητο απόσταση έως το κέντρο είναι μια διαδρομή 600 χιλιομέτρων.

Δεν συμβαίνει όμως το ίδιο και με τις ακόλουθες πληροφορίες. Ας το πάρουμε από την αρχή.

Ζούμε περίπου 2,5 δισεκατομμύρια δευτερόλεπτα. Τα δύο διαμερίσματα και το ισόγειο του διπλανού κτηρίου των 100 τ.μ. χωρούν συνολικά 1.000.000 νομίσματα του ενός ευρώ. Η τρίχα μας μεγαλώνει με ρυθμό 0,00025χλμ/ώρα, μπορούμε να απλώσουμε από εδώ έως το κέντρο της πόλης γύρω στις 3×1012 έλικες DNA, διαμέτρου 2 νανομέτρων η καθεμία.

Όταν οι αριθμοί αρχίζουν να ξεφεύγουν από αυτούς της καθημερινότητας, γίνονται μη διαχειρίσιμοι και στη πράξη, εντελώς ακατανόητοι. Δείτε. Αν άλλαζα τους παραπάνω αριθμούς με τους 250 δισεκατομμύρια δευτερόλεπτα. 10 εκατομμύρια νομίσματα. 0,0025 km/h ή 3×1015 έλικες DNA, θα διαμαρτυρόταν κανείς, αν δεν είχε πάρει κομπιουτεράκι να κάνει τους αντίστοιχους υπολογισμούς;

Μπορούμε λοιπόν να πούμε με βεβαιότητα πως η πληροφορία ότι

  • Το σύμπαν περιέχει 300 τρισεκατομμύρια γαλαξίες.
  • Κάθε γαλαξίας περιέχει 300 δις άστρα. Και πως
  • Κάθε άστρο περιέχει 10 πλανήτες ή δορυφόρους στη τροχιά του

δίνει έναν συνολικό αριθμό πλανητών στο σύμπαν[1], που ξεφεύγει κατά πολύ από την άμεση αντίληψή μας.

Οι αριθμοί του σύμπαντος

Το σύμπαν είναι τεράστιο. Για τα ανθρώπινα δεδομένα ακόμη και το ηλιακό σύστημα είναι τεράστιο. Σκεφτείτε για παράδειγμα τον Ήλιο σαν μια σφαίρα διαμέτρου ενός μέτρου. Σε αυτή τη κλίμακα η Γη θα είναι 107 μέτρα μακριά από τον Ήλιο. Ο νάνος πλανήτης Πλούτωνας θα απέχει περίπου 5 χιλιομέτρα από αυτόν. Ενώ το δε νέφος του Όορτ, που μπορούμε να πούμε ότι αποτελεί το υπέρτατο άκρο του Ηλιακού μας συστήματος θα εκτείνεται στα 5-7.000 χιλιόμετρα μακριά.

Και ο ήλιος δεν είναι 1m, ο ήλιος είναι… είναι μεγάλος. Δεν έχει νόημα να πούμε πόσο μεγάλος σε διάμετρο είναι γιατί δεν μπορούμε να το αντιληφθούμε, μπορούμε όμως να πάρουμε μια ιδέα συγκρίνοντάς τον με τη Γη:

Το μέγεθος του Ηλίου σε σχέση με αυτό της Γης.

Ακόμη χειρότερα είναι τα πράγματα με τον γαλαξία. Μπορούμε να μετρήσουμε αλλά δεν μπορούμε να αντιληφθούμε το πόσο μεγάλος είναι. Έτσι, κανείς δεν μπορεί να ισχυριστεί πως μπορεί να αντιληφθεί πόσο πραγματικά μεγάλο είναι το παρατηρήσιμο σύμπαν.

Όλος αυτός ο χώρος αποτελείται από τεράστιες συγκεντρώσεις αστέρων οι οποίοι βρίθουν από πλανήτες. Μόνο στη γειτονιά μας και σε ακτίνα 100 ετών φωτός από τη Γη υπολογίζουμε ότι υπάρχουν περισσότερα από 200 χιλιάδες άστρα. Τα περισσότερα από τα οποία διαθέτουν πλανητικά συστήματα, καθένα από τα οποία περιέχει βραχώδεις πλανήτες.

Δεν είναι καθόλου περίεργο πως, οι πιο προβεβλημένοι επιστήμονες, θεωρούν εντελώς απίθανο κανείς από αυτούς να μην έχει αναπτύξει ζωή.

Είμαστε μόνοι στο σύμπαν;

Οι αριθμοί είναι τόσο καταιγιστικοί που για τους περισσότερους η απάντηση στο ερώτημα αν είμαστε μόνοι στο σύμπαν είναι μονόδρομος:

– Πιστεύετε ότι υπάρχει ζωή έξω από τη Γη, ευφυής ζωή στο σύμπαν;
– Οπωσδήποτε υπάρχει ζωή κι αλλού, και σχεδόν σίγουρα υπάρχει κι ευφυής ζωή. Πρέπει να υπάρχει, οι πιθανότητες είναι απλά συντριπτικές! Υπάρχουν 200 δισεκατομμύρια άστρα σε αυτόν το γαλαξία και απ΄ ό,τι βλέπουμε, κάθε αστέρι έχει περίπου 10 πλανήτες. Επομένως υπάρχει σίγουρα ευφυής ζωή!

– Σίγουρα είναι η πιο συχνή ερώτηση. Είμαστε μόνοι στο σύμπαν;
– Η εκτίμηση που θα έκανα είναι ότι το σύμπαν βρίθει ζωής.

– Σίγουρα υπάρχει ζωή εκεί έξω. Υπάρχουν 350 δισεκατομμύρια γαλαξίες στο σύμπαν.

(μετάφραση από το παραπάνω βίντεο)

Και η στατιστική είναι μόνο ένα από τα επιχειρήματα που οδηγούν μορφές σαν τον Neil deGrass Tysson ή τον Pr. Brian de Cox στη παραπάνω απόλυτη πεποίθηση. Ανιχνεύοντας και ακούγοντας προσεκτικά τις απόψεις που στηρίζουν τη πεποίθηση πως η ζωή είναι διάχυτη παντού, μπορούμε να δούμε τέσσερις βασικούς λόγους.

Τα επιχειρήματα

  1. Ύπαρξη τεράστιου αριθμού πλανητικών συστημάτων στο γαλαξία, και κατ΄ επέκταση στο σύμπαν. Οι πλανήτες είναι τόσοι πολλοί, που όσο σπάνια κι αν είναι η ζωή είναι αδύνατον να μην έχει υπάρξει και σε κάποιους άλλους από αυτούς. Δεν είμαστε μόνοι στο σύμπαν.
  2. Η πρώτη ύλη υπάρχει παντού. Η ζωή είναι πολύπλοκη, τα συστατικά της όμως είναι πολύ απλά. Για την ακρίβεια είναι τα απλούστερα και τα πιο συνηθισμένα που υπάρχουν στο σύμπαν. Η Γη δεν είχε κάτι το ιδιαίτερο, επομένως η ζωή μπορεί εξ΄ ίσου εύκολα να ξεκινήσει κι αλλού. Είναι απίθανο λοιπόν να είμαστε μόνοι στο σύμπαν.
  3. Η ζωή στη Γη ξεκίνησε νωρίς. Η ευφυής ζωή, άρα και ο πολιτισμός, απαίτησε 4,5 δισεκατομύρια χρόνια για να εμφανιστεί στη Γη. Η ίδια η ζωή όμως έκανε την εμφάνισή της σχετικά νωρίς. Αμέσως σχεδόν μετά τη δημιουργία της Γης και μόλις λίγες εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια αργότερα, το αίνιγμα της ζωής είχε ξεκινήσει. Το μοναδικό αυτό παράδειγμα που έχουμε, μας λέει ότι η ζωή είναι εύκολο να υπάρξει. Επομένως η απάντηση είναι απλή: δεν είμαστε μόνοι στο σύμπαν.
  4. Προσαρμογή σε ακραίες συνθήκες. Η ζωή μπορεί να επιβιώσει σχεδόν παντού. Έχουμε συναντήσει βιώσιμες αποικίες ζωντανών οργανισμών σε ακραία περιβάλλοντα, πιέσεις και θερμοκρασίες, ενώ έχει βρεθεί μικροοργανισμός που έχει επιβιώσει για περισσότερο από ένα χρόνο ακόμη και στο κενό του διαστήματος. Επομένως η ζωή δεν χρειάζεται κάποιο ειδικό περιβάλλον σαν κι αυτό της Γης για να ευδοκιμήσει, άρα καταλαβαίνετε: δεν είμαστε μόνοι στο σύμπαν.

Όλα τα παραπάνω επιχειρήματα[2] είναι εξαιρετικά δυνατά τόσο, ώστε να αξίζει να τους ρίξουμε μια δεύτερη, προσεκτικότερη ματιά. Κι αν μάλιστα η ματιά είναι πράγματι προσεκτική, μπορεί και να δούμε ότι καθένα από αυτά το συνοδεύει το δικό του, θανατηφόρο ελάττωμα.

Κι αν δεν είναι ακριβώς έτσι;

Θα εξετάσουμε το καθένα από τα επιχειρήματα ξεχωριστά. Επειδή η μόνη οπτική που μας αφορά είναι η επιστημονική, θα κάνουμε πρώτα ένα ξεσκόνισμα σε κάποιες βασικές μας γνώσεις. Και αυτό θα το κάνουμε με τη βοήθεια ενός νοητικού παιχνιδιού.

Πριν από αυτό όμως:

Ρίχνουμε ένα ζάρι 1 φορά και καταγράφουμε το αποτέλεσμα

Τι πιθανότητα έχουμε να φέρουμε έξι; Αν καταλαβαίνετε ότι η πιθανότητα αυτή είναι ίση με μια στις έξι, τότε είστε ικανότατοι να παρακολουθήσετε τους παρακάτω συλλογισμούς.

Η πλήρης κατανόησή τους όμως θα απαιτήσει ένα ακόμη βήμα, και τη γνώση δύο ακόμη γεγονότων, φαινομενικά αντιφατικών μεταξύ τους. Πρώτον, ότι μπορεί να ρίξουμε το ζάρι 6 φορές και να μη φέρουμε κανένα 6 ή να φέρουμε περισσότερα από 2 έξι. Και δεύτερον.

Για κάθε 6 ρίψεις του ζαριού αναμένουμε η μια από αυτές να είναι 6. Κατ΄ επέκταση στις 12 ρίψεις αναμένουμε να δούμε δύο 6άρια, στις 60 ρίψεις δέκα 6άρια κοκ.

Να θυμόμαστε: είναι σχετικά απίθανο ρίχνοντας το ζάρι 60 φορές να δούμε ακριβώς 10 6άρια, ή ρίχνοντάς το 600 φορές να δούμε ακριβώς 100 6άρια. Αλλά αποδεικνύεται πως

όσες περισσότερες φορές ρίξουμε το ζάρι, τότε ο αριθμός των 6αριών που θα εμφανιστεί θα βρίσκεται συνεχώς όλο και πιο κοντά στον αναμενόμενο αριθμό.

Και μετά από αυτές τις βασικές παρατηρήσεις ας περάσουμε στο νοητικό μας πείραμα.

Ο διαρρήκτης

Έχουμε ένα χρηματοκιβώτιο. Το χρηματοκιβώτιό μας κλειδώνει με ένα πίρο (ένας μακρύς στρογγυλός σωλήνας είναι αυτό) ο οποίος έχει κάπου μια εγκοπή σε μια τυχαία θέση μεταξύ 10 διαφορετικών σημείων. Ο πίρος αυτός στρίβει και αν με το στρίψιμο η εγκοπή μετακινηθεί στο κατάλληλο σημείο, ένα μάνταλο θα σηκωθεί και το χρηματοκιβώτιο θα ανοίξει.

Το μόνο που έχει να κάνει ο επίδοξος διαρρήκτης μας για να ανοίξει το χρηματοκιβώτιο είναι να στρίψει τον πίρο σε καθεμία από τις 10 διαθέσιμες θέσεις. Σύμφωνα με όσα είδαμε παραπάνω καταλαβαίνουμε ότι

  • Η πιθανότητα να ανοίξει το χρηματοκιβώτιο με τη μια προσπάθεια είναι 1 στις 10. Και πως
  • Για κάθε 10 προσπάθειες που θα κάνει, περιμένουμε να ανοίξει το χρηματοκιβώτιο μια φορά.

Δεν θα εκπλαγεί κανείς αν ο διαρρήκτης μας ανοίξει τη πόρτα με τη πρώτη του προσπάθεια. Δεν είναι το αναμενόμενο αυτό, αλλά από την άλλη ούτε και κάτι σπάνιο. Επίσης, είναι εξ΄ ίσου δυνατό στις δέκα του προσπάθειες να μην έχει ανοίξει ακόμη το χρηματοκιβώτιο, οπότε ούτε και κάτι τέτοιο θα μας εκπλήξει.

Τώρα: τόσο σε αυτό όσο και σε όλες τις επόμενες παραλλαγές του νοητικού μας παιχνιδιού θα θεωρήσουμε το εξής. Πως ο διαρρήκτης δεν γνωρίζει πως λειτουργεί το χρηματοκιβώτιο. Κατ΄ επέκταση, δεν έχει ιδέα πόσο εύκολο ή δύσκολο είναι να το ανοίξει.

Προέκταση πρώτη

Αλλάζουμε τον μηχανισμό του χρηματοκιβωτίου μας τοποθετώντας έναν ακόμη πίρο. Για να ανοίξει τώρα πρέπει και οι δύο εγκοπές να μπουν στη κατάλληλη θέση. Έχουμε αριθμήσει καθεμία από τις εγκοπές με τους αριθμούς από το 1 έως το 10, έτσι ο διαρρήκτης μας για να το ανοίξει θα πρέπει

  • να πετύχει το σωστό αριθμό πρώτα στον 1ο πίρο, κι έπειτα
  • να πετύχει το σωστό αριθμό και στον 2ο πίρο.

Μπορούμε εύκολα να καταλάβουμε ότι η διαδικασία θα ήταν η ίδια με τη περίπτωση να είχαμε έναν πίρο με 100 θέσεις. Στις πιθανότητες, για να κάνουμε τον απαιτούμενο υπολογισμό χρησιμοποιούμε τη λεγόμενη πολλαπλασιαστική αρχή: 1/10 η πιθανότητα να βρει τον πρώτο αριθμό, επί 1/10 να βρει τον δεύτερο, άρα η πιθανότητα να πετύχει τους δύο αριθμούς με τη πρώτη του προσπάθεια είναι 1 στις 100.

Επίσης, για να ανοιχτεί το χρηματοκιβώτιο αναμένουμε να γίνουν 100 προσπάθειες. Κι εδώ θα πούμε την ίδια μαθηματική πρόταση με διαφορετικούς φυσικούς όρους: Αν έχουμε 100 διαρρήκτες που κάνουν ακριβώς την ίδια προσπάθεια, αναμένουμε ένας από αυτούς να ανοίξει το χρηματοκιβώτιο με τη πρώτη.

Προέκταση δεύτερη

Αλλάζουμε και πάλι το μηχανισμό. Αυτή τη φορά τον ενισχύουμε απ΄ ευθείας με 6 πίρους. Ο διαρρήκτης τώρα πρέπει να πετύχει όχι έναν, όπως στην αρχή ούτε δύο, όπως στη πρώτη προέκταση. Αυτή τη φορά πρέπει με τη πρώτη του προσπάθεια να βρει μια εξάδα αριθμών, καθένας από τους οποίους θα επιλεγεί από το 1 έως το 10.

Ένας παρόμοιος με τον παραπάνω συλλογισμό θα μας δώσει πως αυτή τη φορά η πιθανότητα να ανοίξει με τη πρώτη το χρηματοκιβώτιο είναι ίση με 1/106, ή αλλιώς μια στο εκατομμύριο. Έτσι, αν έχουμε 1.000.000 επίδοξους διαρρήκτες, περιμένουμε ένας από αυτούς να πετύχει τον σωστό συνδυασμό με τη πρώτη.

Και τι γίνεται αν έχουμε μόλις 100.000 να συμμετέχουν στη προσπάθεια; Σε αυτή τη περίπτωση καταλαβαίνουμε εύκολα ότι

  • Δεν αναμένουμε κανένας από αυτούς να ανοίξει το χρηματοκιβώτιο. Και πως
  • Η πιθανότητα να ανοίξει κάποιος το χρηματοκιβώτιο είναι ίση με 1/10 ή 10%.

Καθόλου μικρή πιθανότητα θα λέγαμε.

Μέχρι στιγμής.

Και σε αυτό το σημείο θα θυμηθούμε κάτι: πως κανείς από τους διαρρήκτες μας δεν γνωρίζει το μηχανισμό, κανείς δεν ξέρει αν είναι εύκολο ή δύσκολο να ανοιχτεί το χρηματοκιβώτιο. Μπορούμε λοιπόν εύκολα να φανταστούμε τον ένα και μοναδικό από το 1.000.000 επίδοξους διαρρήκτες που κατάφεραν κι το άνοιξαν να δίνει συνέντευξη αμέσως μετά την επιτυχία του:

– Πόσο εύκολο ήταν να το ανοίξετε;
– Πολύ εύκολο. Στην ουσία δεν έκανα τίποτε, έβαλα τον ένα μετά τον άλλον 6 εντελώς συνηθισμένους αριθμούς και το χρηματοκιβώτιο άνοιξε. Δεν είναι και τόσο δύσκολο τελικά να συμβεί.

– Πιστεύετε ότι το χρηματοκιβώτιο έχει ανοιχτεί κι από άλλους;
– Φυσικά κι έχει ανοιχτεί κι από άλλους, έχουν δοκιμάσει τόσοι και τόσοι εκτός από εμένα. Δεν έκανα κάτι ειδικό για να το ανοίξω, θα ήταν εγωιστικό να πιστεύω ότι δεν έχει ανοιχτεί κι από άλλους.

Τρίτη προέκταση

Ενισχύουμε τον μηχανισμό μας τώρα με 100 πίρους. Ο κάθε διαρρήκτης πρέπει να στρίψει τον καθένα μια φορά και κάθε φορά να βρει το σωστό αριθμό, πρέπει συνολικά να πετύχει με τη πρώτη προσπάθεια τη Χρυσή Εκατοντάδα.

Η πιθανότητα να συμβεί κάτι τέτοιο ανεβαίνει στον αστρονομικό αριθμό 1/10100. Εμείς διψάμε διακαώς για την επιτυχία, έτσι θα επιστρατεύσουμε τα μεγάλα μας όπλα. Δεν θα βάλουμε ένα διαρρήκτη να το προσπαθήσει, δεν θα βάλουμε εκατό ούτε χίλιους. Θα βάλουμε τόσους, όσα και τα αστέρια του γαλαξία. Και ούτε. Θα βάλουμε όσους και οι πλανήτες ολόκληρου του σύμπαντος.

Στη τιτάνια προσπάθεια αυτή θα συμμετέχουν 1025 εθελοντές.

Νομίζετε ότι θα τα καταφέρουμε να ανοίξουμε το χρηματοκιβώτιο; Αν ναι, πόσο πιθανό ή εξωφρενικά απίθανο είναι να συμβεί αυτό;

Και κάτι ακόμη: πόσο πιθανό είναι κάτι τέτοιο να συμβεί μια δεύτερη φορά;

Τελικά είμαστε μόνοι στο σύμπαν;

Έχουμε δει ό,τι μας είναι απαραίτητο για να μπούμε στην ουσία του θέματός μας και να εξετάσουμε ένα ένα τα βασικά επιχειρήματα για το αν είμαστε μόνοι στο σύμπαν. Καθένα από αυτά θα τα αναλύσουμε στα άρθρα της σειράς που θα ακολουθήσουν.

Στο επόμενο άρθρο εξετάζουμε το πρώτο από αυτά, το στατιστικό επιχείρημα.

Σημειώσεις

[1] Η φράση “υπάρχουν 10 πλανήτες γύρω από κάθε άστρο” περιέχει μεγάλο βαθμό αυθαιρεσίας, βασίζεται όμως στις παρακάτω χοντρικές εκτιμήσεις:

  • Με τα μέχρι τώρα δεδομένα και από τις υπάρχουσες παρατηρήσεις, έχουμε δει ότι κατά μέσο όρο το κάθε άστρο περιέχει λίγο παραπάνω από έναν αέριο κι έναν βραχώδη πλανήτη.
  • Τα μέσα παρατήρησής μας είναι ακόμη εντελώς ελλειπή, έτσι ο παραπάνω μέσος όρος φαίνεται να μην αντικατοπτρίζει τη πραγματικότητα των αστικών συστημάτων που έχουν έως τώρα μετρηθεί.
  • Ως κόσμους δυνητικά ικανούς να φιλοξενήσουν ζωή θεώρησα και αυτούς που βρίσκονται γύρω από γιγάντιους αέριους πλανήτες, οι οποίοι μέχρι στιγμής δεν δύναται να ανιχνευτούν, καθώς και πλανήτες μικρότερους της Γης που επίσης δεν είναι ακόμη δυνατόν να ανιχνευτούν.
  • Στο πυκνοκατοικημένο κέντρο του γαλαξία, που ίσως και να περιέχει τα μισά άστρα που υπάρχουν στο γαλαξία, η μέση απόσταση μεταξύ δύο αστέρων δεν είναι παρά λίγες εβδομάδες φωτός, σε αντίθεση με τη περιοχή μας που είναι κοντά στα 4 έτη. Έτσι οποιοδήποτε πλανητικό σύστημα κι αν είχε δημιουργηθεί θα ήταν αρκετά ασταθές.
  • Η σκοτεινή ύλη που όπως φαίνεται κυριαρχεί στο γαλαξία, δεν γνωρίζουμε αν και πως επιδρά στο σχηματισμό και τη διατήρηση πλανητών.

Παρ΄ όλα αυτά, (α) τοποθετώντας έναν γενναίο αριθμό κόσμο σε κάθε αστρικό σύστημα ικανό να κρατήσει πλανητικό σύστημα, (β) κάνοντας την γενναία κι αυθαίρετη υπόθεση ότι ο υπόλοιπος γαλαξίας παρουσιάζει παρόμοια εικόνα με αυτή της γειτονιάς μας, κατέληξα σε αυτό τον γενναιόδωρο αριθμό που ελπίζω να αφήσει όλους ικανοποιημένους. (up)

[2] Τα επιχειρήματα της μορφής “φυσικά δεν είμαστε μόνοι στο σύμπαν, είναι εγωιστικό να πιστεύουμε ότι δεν υπάρχει και αλλού ζωή στο σύμπαν” που βγαίνουν ακόμη κι από χείλη διακεκριμένων επιστημόνων άπτονται προφανώς στο χώρο της πίστης ή της φιλοσοφίας. Εκ της φύσεώς τους λοιπόν δεν είναι δυνατόν να υποστηριχτούν ή να διαψευστούν, και γι΄ αυτό το λόγο δεν περιλαμβάνονται στη παραπάνω λίστα. (up)

Ακολουθήστε τη σελίδα στα social:

Δείτε με ποιους άλλους τρόπους μπορείτε να υποστηρίξετε τη σελίδα!

Για τα μαθηματικά της γ΄ λυκείου μεταβείτε στη σελίδα Web Lessons.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *