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Jenseits von „Fermis Paradox“ VII: Was ist die Planetariumshypothese?

Willkommen zurück in unserem Fermi Paradox-Reihe , wo wir einen Blick auf mögliche Lösungen zu Enrico Fermis berühmter Frage „Wo ist jeder?“ werfen. Heute untersuchen wir die Möglichkeit, dass wir sie nicht sehen können, weil sie uns alle in einer massiven Simulation haben!

1950 italienisch-amerikanischer Physiker Enrico Fermi setzte sich zum Mittagessen mit einigen seiner Kollegen im Nationales Labor von Los Alamos , wo er fünf Jahre zuvor im Rahmen des Manhattan Project gearbeitet hatte. Laut verschiedenen Berichten drehte sich das Gespräch um Außerirdische und die jüngste Flut von UFOs. Dazu gab Fermi eine Erklärung ab, die in die Annalen der Geschichte eingehen sollte: „Wo sind alle?'

Dies wurde die Grundlage für die Fermi-Paradoxon , die sich auf die Diskrepanz zwischen Schätzungen mit hoher Wahrscheinlichkeit für die Existenz außerirdischer Intelligenz (ETI) und dem offensichtlichen Mangel an Beweisen bezieht. Siebzig Jahre später versuchen wir immer noch, diese Frage zu beantworten, was zu einigen interessanten Theorien darüber geführt hat, warum wir dies nicht getan haben. Ein besonders umwerfender Vorschlag kommt in Form desPlanetariumshypothese!

Um es aufzuschlüsseln, besagt diese Hypothese, dass der Grund, warum wir keine Außerirdischen sehen, darin besteht, dass sich die Menschheit in einer Simulation befindet und die Außerirdischen diejenigen sind, die sie betreiben! Damit dies dem Menschen nicht bewusst wird, sorgen sie dafür, dass uns die Simulation beim Hinausschauen und Lauschen in die Tiefen des Weltraums eine „Große Stille“ beschert.



Fermi und Drake

Angesichts der schieren Größe des Universums und seines Alters scheint die Suche nach extraterrestrischer Intelligenz (SETI) ein gültiges Unternehmen zu sein. Bedenken Sie Folgendes: Es gibt 200 bis 400 Milliarden Sterne in unserer Galaxie und so viele wie 2 Billionen Galaxien im Universum. Allein in unserer Galaxie gibt es schätzungsweise 6 Milliarden Erdähnliche Planeten, was bedeutet, dass es im Universum bis zu 12 Trillionen erdähnliche Planeten geben könnte.

Inzwischen hat es etwa 4,5 Milliarden Jahre gedauert, bis die Menschheit auf der Erde entstand, und das Universum existiert seit 13,8 Milliarden Jahren. Daher ist es nicht weit hergeholt anzunehmen, dass intelligentes Leben unzählige Möglichkeiten hatte, an einem anderen Ort im Universum aufzutauchen und viel Zeit zur Entwicklung zu haben. 1961 illustrierte der amerikanische Physiker und SETI-Forscher Dr. Frank Drake diesen Punkt bei einem Treffen am Green Bank Observatorium .

Zur Vorbereitung des Treffens erstellte Drake eine Gleichung, die die Wahrscheinlichkeit zusammenfasst, ETIs in unserer Galaxie zu finden. Danach bekannt als Drake-Gleichung , wird dieses probabilistische Argument mathematisch ausgedrückt als:

N = R*x fPx neinUndx fdasx fichx fCx L
  • nist die Anzahl der Zivilisationen, mit denen wir kommunizieren könnten;
  • R*ist die durchschnittliche Sternentstehungsrate in unserer Galaxie;
  • FPist der Anteil der Sterne, die Planeten haben;
  • nUnd ist die Anzahl der Planeten, die Leben unterstützen können;
  • Fdasist die Anzahl der Planeten, die Leben entwickeln werden;
  • Fich ist die Anzahl der Planeten, die intelligentes Leben entwickeln werden;
  • fcist die Zahl der Zivilisationen, die Übertragungstechnologien entwickeln würden;
  • DASist die Zeitdauer, die diese Zivilisationen haben müssten, um ihre Signale in den Weltraum zu übertragen.

Frank Drake schreibt seine berühmte Gleichung auf eine weiße Tafel. Bildnachweis: SETI.org

Der Zweck dieser Argumentation bestand darin, die Herausforderungen von SETI (d. h. die schiere Anzahl der Unbekannten) zusammenzufassen und in einen Kontext zu stellen. Gleichzeitig zeigte es, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ETIs gefunden werden, recht gut ist. Selbst unter Verwendung der konservativsten Schätzungen für jeden Parameter zeigt die Gleichung an, dass es in unserer Galaxie mindestens ein paar ETIs geben sollte, mit denen wir jederzeit kommunizieren könnten.

Darüber hinaus sollte es angesichts des Alters des Universums selbst viele Arten in unserem Universum geben, die sich so weit entwickelt haben, dass sie den Weltraum erkunden und technische Meisterleistungen vollbringen können, die alles, wovon wir träumen, in den Schatten stellen würden. Was uns zu …



Die Kardashev-Skala

1964 schlug der sowjetisch-russische Astrophysiker Nikolai Kardashev vor, dass außerirdische Zivilisationen nach der Energiemenge klassifiziert werden könnten, die sie nutzen können. In einem Aufsatz zu dieser Idee mit dem Titel „ Übermittlung von Informationen durch außerirdische Zivilisationen “, schlug Kardashev ein dreistufiges Schema – die „Kardashev-Skala“ – vor, das Folgendes aussagte:

  • Zivilisationen vom Typ I (auch bekannt als planetarische Zivilisationen) sind diejenigen, die die gesamte auf ihrem Planeten verfügbare Energie (~4×10 .) nutzen und speichern können12Watt)
  • Zivilisationen vom Typ II (auch bekannt als stellare Zivilisationen) sind diejenigen, die in der Lage sind, die Energie ihres gesamten Sternensystems (~4×10 .) zu nutzen und zu kontrollieren26Watt)
  • Zivilisationen vom Typ III (auch bekannt als galaktische Zivilisationen) sind diejenigen, die die Energie einer ganzen Galaxie kontrollieren können (~ 4 × 1037Watt)

Aus der Sicht von SETI können Zivilisationen, die in eine dieser drei Kategorien fallen, auf verschiedene Weise identifiziert werden. Zum Beispiel ist eine Zivilisation vom Typ I wahrscheinlich angewachsen, um ihren gesamten Planeten zu besetzen und den Low Earth Orbit (LEO) mit Satelliten und Raumstationen zu kolonisieren. Diese Wolke aus künstlichen Objekten (aka. Clarke Gürtel ) könnte an der Art und Weise sichtbar sein, wie es das Licht des Sterns während Planetentransits reflektiert.

Eine Typ-II-Zivilisation ist laut Kardashev eine, die in der Lage wäre, eine Megastruktur um ihren Stern herum aufzubauen (d. h. a Dyson-Kugel ). Dies würde es der Zivilisation ermöglichen, die gesamte von ihrer Sonne produzierte Energie zu nutzen und den bewohnbaren Raum in ihrem Heimatsystem exponentiell zu vervielfachen. Wie Dyson selbst in seinem Original Papier , konnten diese Megastrukturen entdeckt werden, indem man nach ihren Infrarotsignaturen suchte.

Was Zivilisationen vom Typ III betrifft, ist es möglich, dass eine Zivilisation, die in der Lage ist, die gesamte Energie ihrer Galaxie zu nutzen, dies tun würde, indem sie einen Apparat baut, der sie umschließt. Oder es ist möglich, dass sie sich dafür entscheiden, nur einen Teil davon zu umschließen, vielleicht um seine Kernregion, und die supermassives Schwarzes Loch (SMBH) im Zentrum. Unabhängig davon liegt es auf der Hand, dass eine so fortgeschrittene Zivilisation unmöglich zu übersehen ist.

Daher bleibt die berühmte Frage von Fermi bestehen. Bis heute konzentrieren sich die meisten Versuche, das Fermi-Paradoxon aufzulösen, darauf, wie Außerirdische existieren könnten, aber nicht in der Lage sind, mit uns zu kommunizieren. Im Gegensatz dazu legt die Simulationshypothese nahe, dass sie absichtlich nicht mit uns kommunizieren und sich sogar große Mühe geben, ihre Existenz zu verbergen. Ihre Methode der Wahl besteht darin, uns in einer simulierten Realität zu halten, so dass wir für ihre Existenz blind sind.

Herkunft

2001 schrieb der berühmte Science-Fiction-Autor und Mathematiker/Ingenieur Stephen Baxter einen wegweisenden Essay mit dem Titel: Die Planetariumshypothese – Eine Auflösung des Fermi-Paradoxons .“ Als Antwort auf Fermis Frage postulierte Baxter, dass die astronomischen Beobachtungen der Menschheit tatsächlich eine Illusion sind, die von einer Typ-III-Zivilisation geschaffen wurde, die die Menschheit in einem riesigen „Planetarium“ hält. Oder wie er es ausdrückte:

„Eine mögliche Lösung des Fermi-Paradoxons ist, dass wir in einem künstlichen Universum leben, vielleicht einer Form eines Virtual-Reality-Planetariums, das uns die Illusion vermitteln soll, das Universum sei leer. Quantenphysikalische und thermodynamische Überlegungen dienen der Schätzung der Energie, die erforderlich ist, um solche Simulationen unterschiedlicher Größe und Qualität zu generieren.“

Dieses Konzept ähnelt der Simulationshypothese, einer Theorie, die ursprünglich von Niklas Bostrom vom Oxford . aufgestellt wurde Institut für die Zukunft der Geisteswissenschaften (FHI). In einem Papier aus dem Jahr 2001 mit dem Titel „ Leben Sie in einer Computersimulation? “, ging er auf die Idee ein, dass das, was die Menschheit als beobachtbares Universum ansieht, in Wirklichkeit eine massive virtuelle Umgebung ist. Diese Idee, bei der die eigentliche Natur der Realität in Frage gestellt wird, hat tiefe Wurzeln in vielen philosophischen Traditionen.

In diesem Fall wird jedoch vorgeschlagen, dass der Zweck, die Menschheit in einer Simulation zu halten, darin besteht, uns, unsere Wirte und möglicherweise andere Arten vor den Gefahren zu schützen, die mit „Kontakt“ verbunden sind. Anhand der menschlichen Geschichte als Vorlage sehen wir unzählige Beispiele dafür, wie zwei Kulturen, die sich zum ersten Mal begegnen, leicht in Krieg, Eroberung, Sklaverei und Völkermord enden können.

Allerdings gibt es Grenzen. Laut Baxters Originalarbeit würde es innerhalb der Fähigkeiten einer Typ-III-Zivilisation liegen, unsere gegenwärtige Zivilisation in einer perfekten Simulation einzudämmen. Eine einzelne Kultur, die einen Raum mit einem Durchmesser von ~100 Lichtjahren einnimmt, würde jedoch die Kapazitäten jeder denkbaren simulierten Realität übersteigen.

In dieser Hinsicht wäre es im besten Interesse der Typ-III-Zivilisation, eine Simulation zu erstellen, die keine Beweise für ETIs enthält und gleichzeitig unsere Fähigkeit, in das Universum auszudehnen, begrenzt. Dies könnte durch die Einbeziehung von Physikmodellen erreicht werden, die die Fähigkeit der Menschheit, die Erde zu verlassen (d.

Natürlich ist die Vorstellung, dass wir in einem Planetarium leben, das von fortgeschrittenen Außerirdischen geschaffen wurde, schwer zu testen. Es wurden jedoch mehrere Studien zur Simulationshypothese durchgeführt, die Auswirkungen auf die Planetariumshypothese haben. Zum Beispiel Prof. David Kipping von der Columbia University und dem Flatiron Institute Zentrum für Computergestützte Astrophysik hat kürzlich eine Studie zu diesem Thema veröffentlicht.

In dieser Studie mit dem Titel „ Ein bayesscher Ansatz für das Simulationsargument “ führte Kipping eine Reihe statistischer Berechnungen durch, um die Wahrscheinlichkeit und die Unsicherheit im Zusammenhang mit Bostroms Hypothese zu testen. Zusammenfassend argumentierte Kipping, dass eine posthumane Zivilisation mit der Fähigkeit, solche Simulationen zu generieren, weit mehr als nur eine erzeugen würde, was auf eine hohe Wahrscheinlichkeit hindeutet, dass wir uns nicht in einer befinden.

Gleichzeitig wies er darauf hin, dass die Chancen, dass wir in einem von vielen sein könnten, fast gerade sind:

„Mit Hilfe der Bayes-Modell-Mittelung wird gezeigt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass wir Sims sind, tatsächlich weniger als 50% beträgt, was im Grenzbereich einer unendlichen Anzahl von Simulationen zu diesem Wert tendiert. Dieses Ergebnis ist im Großen und Ganzen gleichgültig, ob man davon ausgeht, dass die Menschheit solche Simulationen noch nicht geboren hat, oder sie ignoriert. Wie an anderer Stelle argumentiert, stellt sich heraus, dass, wenn die Menschheit beginnt, solche Simulationen zu produzieren, dies die Chancen radikal verändern würde und es sehr wahrscheinlich machen würde, dass wir tatsächlich simuliert werden.“

Kritik

Dank der Unterstützung durch Persönlichkeiten des öffentlichen Lebens wie Elon Musk, der sagte einmal „Es besteht eine Chance von einer Milliarde zu einer, dass wir in der Basisrealität leben“, das Konzept hat die Aufmerksamkeit und Akzeptanz des Mainstreams gewonnen. Gleichzeitig haben jedoch sowohl die Simulations- als auch die Planetariumshypothese ihren Anteil an Kritikern und Gegenstudien, die die Vorzüge dieses Szenarios in Frage stellen.

Zunächst haben mehrere Forscher die Frage gestellt, ob eine Simulation auf Universumsebene angesichts unseres Verständnisses der Naturgesetze überhaupt möglich ist. Insbesondere haben einige Forscher unsere eigenen Fehler mit Quanten-Monte-Carlo (QMC)-Simulationen zu argumentieren, dass zukünftige Menschen (oder ein ETI) nicht in der Lage wären, eine Realität zu erzeugen, die bis auf die Quantenebene genau ist.

Andere haben die Simulationshypothese auf der Grundlage von Ockhams Razor kritisiert und das, was sie als „ rechnerische Unmöglichkeit “, um etwas so Großes wie unser Universum bis auf die granulare Ebene zu simulieren. Dann gibt es Argumente, die die jüngsten Fortschritte in Gitter-Quantenchromodynamik (QCD) um zu zeigen, wie eine simulierte Umgebung unweigerlich endlich und anfällig für Entdeckungen sein wird.

Natürlich kann man dieser Kritik entgegentreten, indem man argumentiert, dass es unmöglich ist, die Simulationstheorie auf der Grundlage physikalischer Argumente zu widerlegen, wenn die Physik, auf die wir uns beziehen, nichts anderes als das Ergebnis der Simulation sein könnte. Aber dieses Gegenargument verstärkt nur die Frage, inwiefern die Simulationshypothese nicht falsifizierbar ist. Kurz gesagt, es kann weder bewiesen noch widerlegt werden, also warum sollte man darüber diskutieren?

Es gibt jedoch Argumente zur Planetariumshypothese, die überprüfbar sind und daher separat behandelt werden können. Es gibt zum Beispiel diejenigen, die argumentiert haben, dass die Annahme der Existenz einer Kardashev-Zivilisation der Stufe III auf einer grundlegend falschen Annahme basiert. Kurz gesagt geht es davon aus, dass der Evolutionspfad fortgeschrittener Zivilisationen eher auf Expansion als auf Optimierung basiert.

In einer Studie aus dem Jahr 2008 „ Gegen das Imperium “, argumentierte der serbische Astronom, Astrophysiker und Philosoph Milan Cirkovic für das Gegenteil. Kurzum, er testete zwei Modelle zur Bestimmung des Verhaltens einer postbiologischen und technologisch fortgeschrittenen Zivilisation – den „Empire-State“ und den „City-State“. Am Ende argumentierte er, dass fortgeschrittene Arten es vorziehen würden, in räumlich kompakten optimierten Umgebungen zu bleiben, anstatt sich nach außen auszubreiten.

Einige Beispiele hierfür sind die Dyson Schwarm und der Matrjoschka-Gehirn , zwei Variationen von Dysons berühmter Kugel. Während erstere aus kleineren Objekten bestehen, die in Umlaufbahnen um einen Stern miteinander verbunden sind, besteht letztere aus Schichten von Rechenmaterial ( Computronium ) vom Stern selbst angetrieben. Die für den Bau verantwortliche Zivilisation könnte auf den vielen „Inseln im Weltraum“ leben oder ihre Existenz als Simulationen innerhalb des riesigen „Gehirns“ ausleben.

Könnten außerirdische Megastrukturen der Schlüssel zur interstellaren Kommunikation sein? Bildnachweis: Kevin Gill

Am Ende des Tages hätte eine Spezies, die sich für ein solches Leben entscheidet, sehr wenig Anreiz, sich ins Universum zu wagen und zu versuchen, andere Welten zu kolonisieren oder die Entwicklung anderer Spezies zu stören. Sie würden auch andere Arten nicht als Bedrohung ansehen, da sie geneigt wären zu glauben, dass der Evolutionsweg für anderes intelligentes Leben ihrem eigenen ähnlich wäre – d. h. zugunsten der Optimierung.

Leider erfordern solche Argumente, dass Beweise für ETIs gefunden werden – wie die von ihren Megastrukturen erzeugten Wärmesignaturen –, um als überprüfbar angesehen zu werden. Derzeit fällt es uns schwer, das einzuschränken, was als Zeichen für intelligentes Leben und seine Aktivität (auch bekannt als Technosignaturen) angesehen wird, da wir nur eine Spezies kennen, die dazu in der Lage ist (einfach gesagt, wir!).

Trotzdem bleiben Theorien wie die Planetariumshypothese faszinierende Denkanstöße, während wir weiterhin das Universum auf der Suche nach Anzeichen für intelligentes Leben untersuchen. Sie helfen auch, die Suche zu verfeinern, indem sie Dinge vorschlagen, nach denen Sie Ausschau halten sollten. In der Zwischenzeit können wir nur weitersuchen, zuhören und uns fragen, ob da draußen jemand ist.

Wir haben hier bei Universe Today viele interessante Artikel über das Fermi-Paradox, die Drake-Gleichung und die Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) geschrieben.

Hier ist Wo sind all die Außerirdischen? Das Fermi-Paradoxon , Wo sind die Außerirdischen? Wie der „große Filter“ den technischen Fortschritt im Weltraum beeinflussen könnte , Warum es schlecht wäre, außerirdisches Leben zu finden. Der große Filter , Wo sind all die Alien-Roboter? , Wie könnten wir Außerirdische finden? Die Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) , und Fraser und John Michael Godier diskutieren das Fermi-Paradox .

Möchten Sie die Anzahl außerirdischer Arten in unserer Galaxie berechnen? Gehen Sie rüber zum Alien-Zivilisations-Rechner !

Schauen Sie sich auch den Rest unserer Beyond Fermi's Paradox-Serie an:

Astronomy Cast hat einige interessante Episoden zu diesem Thema. Hier ist Folge 24: Das Fermi-Paradox: Wo sind die Aliens? , Episode 110: Die Suche nach außerirdischer Intelligenz , Folge 168: Enrico Fermi , Folge 273: Lösungen für das Fermi-Paradoxon .

Quellen: