Почему молчит космос: две жизни одного леса ✛ ✎ ✦

Оригинал: "Dynamical generalizations of the Drake equation: the linear and non-linear theories"
· A. D. Panov
arXiv:1805.09058 · 2018-05-23 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Число внеземных цивилизаций не постоянно: оно росло и падало вместе со звёздами, а теперь может застрять либо в тишине, либо в многоголосом хоре.

Галактика — это лес, в котором птицы начинают петь не сразу. Сначала вырастают деревья-звёзды, потом на их ветвях появляются гнёзда-планеты, и лишь спустя миллиарды лет раздаются первые песни — сигналы разумных цивилизаций. Старое уравнение Дрейка просто подсчитывало, сколько птиц поёт сейчас, но не спрашивало, как менялся хор со временем.

Новая модель различает два случая. Если птицы не слышат друг друга, их число растёт вслед за урожаем ягод: около 5 миллиардов лет назад родилось больше всего звёзд, и спустя 5 миллиардов лет — время на развитие жизни — цивилизаций стало больше всего. Сегодня мы всё ещё вблизи этого пика. Но если птицы слышат соседей, они начинают петь дольше и громче. Тогда лес может оказаться в одном из двух устойчивых состояний: либо «эпоха молчания» (меньше 2000 цивилизаций, контакты редки), либо «эпоха насыщения» (в десять раз больше, и у каждой в среднем 10 партнёров).

Переход из тишины в хор происходит лавиной, когда темп рождения превышает примерно 1.35 цивилизации в год. А вот обратный переход — от хора к тишине — требует гораздо более сильного спада: лес неохотно замолкает. Этот эффект называется гистерезисом. Раньше мы не знали, что популяция цивилизаций может зависеть от своей истории. Теперь видно: то, что мы не слышим сигналов, не обязательно значит, что мы одни. Возможно, Галактика сейчас в «эпохе молчания», и нужно искать не просто цивилизации, а признаки того, в какой фазе находится лес.

В нелинейной модели критический темп возникновения цивилизаций, при котором происходит фазовый переход, составляет около 1.35 цивилизаций в год — это означает, что если в Галактике ежегодно возникает хотя бы пара коммуникативных цивилизаций, то через некоторое время вся Галактика может оказаться в состоянии насыщения контактами.

Идея бистабильности галактической популяции перекликается с концепцией «Великого молчания» из романа Лю Цысиня «Задача трёх тел»: цивилизации могут скрываться, потому что активные контакты опасны, и Галактика может находиться в состоянии, когда все молчат, хотя разумная жизнь широко распространена.

Учёные
Ludwig BoltzmannHenri PoincaréJohn von NeumannJosiah Willard Gibbs
Понятия
уравнение прайса процессы эволюции галактик динамические системы линейная регрессия уравнение Больцмана дифференциальные уравнения нелинейная динамика эпидемия уравнения фридмана правило Копа галактика теория игр климат производная по времени эволюция сложные системы стохастические процессы неравновесие стохастическая динамическая система засуха