LUENTO 12.12.2016 Kyösti Ryynänen MAANULKOPUOLISEN ÄLYKKÄÄN ELÄMÄN MAHDOLLISUUS JA TODENNÄKÖISYYS ÄLYKKYYDEN ERITYISEDELLYTYKSIÄ BIOKEMIALLINEN POTENTIAALI YMPÄRISTÖN POTENTIAALI PITKÄLLE EVOLUUTIOLLE AIKAA EVOLUUTION EVOLUUTIO KOEVOLUUTIO 1 2 TIETOISUUS TIETOISUUDEN AIKAANSAAVIA MEKANISMEJA AIVOISSA TUTKITAAN EMERGENTIT SYSTEEMITASON SELITYKSET PALJON ESILLÄ NEURONIEN SISÄLTÄ LÖYDETTY EHKÄ INFORMAATION KÄSITTELYYN KYKENEVIÄ MOLEKYYLIRAKENTEITA (MONINKERTAISTAISI AIVOJEN ARVIOIDUN LASKENTAKAPASITEETIN) KVANTTIMEKANIIKKAAN PERUSTUVAT SELITYKSET ESILLÄ (EI DIGITAALISTA) 3 N = N* x pp x ne x pl x pi x pcx pt DRAKEN KAAVA N = kommunikoivien sivilisaatioiden määrä Linnunradassa (saadaan arvio tällä hetkellä elinvoimaisina olevista) N* = sopivien tähtien määrä Linnunradassa pp= todennäköisyys, että tähdellä planeettasysteemi ne= elinkelpoisten planeettojen lukumäärä systemiissä pl = todennäköisyys, että elinkelpoisilla elämä käynnistyy pi = todennäköisyys, että elämä kehittyy älylliseksi pc= todennäköisyys, että älyllinen elämä pyrkii kommunikoimaan tähtienvälisesti pt= kommunikoivan sivilisaation elinikä (suhteessa Linnunradan ikään) 4 DRAKEN KAAVA KAAVAN RIIPPUMATTOMIEN JA TUNTEMATTOMIEN MUUTTUJIEN ARVOJEN KESKIARVON JA HAJONNAN TILASTOLLINEN ARVIOINTI (Central Limit -teoreema), Claudio Maccone 2012 TÄMÄ NUMEROHARJOITUS ANTAISI LINNUNRADAN SIVILISAATIOIDEN ARVIOIDUKSI MÄÄRÄKSI 4590 (HAJONTA VÄLILLÄ 1-15785) KAAVAN VOI ITSE KUKIN YHTÄ HYVIN BAYESILÄINEN ANALYYSI POSTERIOORI TODENNÄKÖISYYS TIEDÄMME ETTÄ VÄHINTÄÄN YKSI ELÄMÄNMUOTO LINNUNRADASSAMME TÄSTÄ SAADAAN ELÄMÄN TODENNÄKÖISYYDELLE ARVIOKSI KERRAN 10-100 MILJARDISSA VUODESSA PER PLANEETTA JOS/KUN LÖYTYY TOINEN ELÄMÄNMUOTO LINNUNRADASTAMME - TODENNÄKÖISYYS ELÄMÄLLE KASVAA KERRAN MILJARDISSA VUODESSA PER PLANEETTA LASKEA OMILLA LÄHTÖARVOILLAAN 5 6 1
SETI MITEN ÄLYLLINEN ELÄMÄ HAVAITTAISIIN? SÄHKÖMAGNEETTINEN SÄTEILY GRAVITAATIOSÄTEILY HIUKKASET AVARUUSALUKSET HYVIÄ KOHTEITA LÄHITÄHDILTÄ OLISI HAVAITTAVISSA SIVILISAATOIDEN TAHATTOMAT TAI TARKOITUKSELLISET LÄHETYKSET TÄHTIJOUKOT JOISSA PALJON TÄHTIÄ, HELPPO SEURATA SAMANAIKAISESTI USEITA KOHTEITA KUN ENSIN LÖYDETÄÄN ELÄMÄN KIISTATTOMIA MERKKEJÄ, NIIN SIVILISAATIOIDEN ETSINTÄ VOIDAAN KESKITTÄÄ NÄIHIN MUIDEN TÄHTITIETEELLISTEN HAVAINTOJEN YHTEYDESSÄ KERÄTYN MATERIAALIN UUDELLEENLÄPIKÄYNTI VIERAIDEN SIVILISAATIOIDEN VARALTA 7 8 SÄTEILYN ETENEMINEN AVARUUDESSA PITEMPIAALTOINEN SÄTEILY ETENEE TÄHTIENVÄLISESSÄ AINEESSA ESTEETTÄ EDULLISTA ON LÄHETTÄÄ KAPEAKAISTAINEN SIGNAALI PIENEEN KEILAAN (ENERGIANTARVE, SÄTEILYN INTENSITEETIN VÄHENEMINEN ETÄISYYDEN NELIÖÖN) MAANPÄÄLTÄ ETSINTÄ RAJOITTUU ILMAKEHÄN OPTISEEN- JA RADIOIKKUNAAN MAAN TUTKA-, TV-, MATKAPUHELIN- JA RADIOSÄTEILY TEHNYT AVARUUDEN KUUNTELEMISEN YHÄ VAIKEAMMAKSI PARAS KAISTANLEVEYS ESIM. LÄHETETÄÄN SIGNAALIA TAAJUUDELLA 1420 MHz JA 10 Hz:n KAISTANLEVEYDELLÄ 1 Hz KAISTANLEVEYDEN VASTAANOTIN HUKKAISI 90% SIGNAALISTA 100 Hz KAISTANLEVEYDEN VASTAANOTIN SAISI 90% TURHAA TAUSTAKOHINAA 5 Hz KAISTANLEVEYDEN VASTAANOTIN NAPPAISI 50% SIGNAALISTA HYVÄLLÄ KOHINASUHTEELLA NYKYISET VASTAANOTTIMET PYSTYVÄT SKANNAAMAAN 100 MILJOONIA KAPEAKAISTAISIA (ALLE 1 Hz) KANAVIA SAMANAIKAISESTI ALLE 0,1 Hz KAISTANLEVEYKSISTÄ EI ENÄÄ HYÖTYÄ, KOSKA NIILLÄ RADIOSIGNAALI DISPERSOITUU TÖRMÄTESSÄÄN ELEKTRONEIHIN TÄHTIENVÄLISESSÄ AINEESSA 9 10 SIGNAALI MITEN TUNNISTAA KEINOTEKOINEN SIGNAALI LUONNONKOHINASTA? LUONNOLLISET SIGNAALIT OVAT LEVEÄKAISTAISIA EIKÄ NIISSÄ TAVALLISESTI ESIINNY VOIMAKASTA SÄÄNNÖNMUKAISUUTTA PULSARIEN (1967) SÄÄNNÖNMUKAISUUTTA LUULTIIN ENSIN PIENTEN VIHREIDEN MIESTEN AIKAANSAAMIKSI PERIODEISSA HANKALIA MAAN RATALIIKKEEN TAI PYÖRIMISEN JAKSOT, KOSKA NIITÄ LUULTAISIIN HELPOSTI PUUTTEELISISTA KORJAUKSISTA JOHTUVIKSI SIGNAALI JONKA VÄLIAIKA KASVAA SÄÄNNÖNMUKAISESTI HUOMATTAISIIN HELPOSTI, KOSKA LUONNOSSA EI ESIINNY SELLAISIA SIGNAALIN VARMISTAMINEN SIGNAALIN VARMISTUSMENETTELYT: POISSULJETTAVA VIRHELÄHTEET (SOTILASSATELLIITIT, HEIJASTUMAT AVARUUSROMUSTA JA ILMAKERROKSISTA) SUUNNATAAN TELESKOOPPI POIS JA JÄLLEEN TAKAISIN KOHTEESEEN VARMISTUS SAMANAIKAISESTI TOISILLA RADIOTELESKOOPEILLA KOHTEEN TARKKA NOUSU JA LASKUAIKA HORISONTISSA 11 12 2
CETI CETI MITÄ VOIDAAN OLETTAA YHTEISEKSI KIELEKSI? OSOITETAAN OBJEKTEJA JA OPITAAN TOISEN KIELI JOS YHTEYS SÄHKÖMAGNEETTISEN SÄTEILYN AVULLA, NIIN AINAKIN VALONNOPEUS JA SÄTEILYN LUONNE SEKÄ TEKNIIKKA, JOLLA SITÄ LÄHETETÄÄN YHTEISIÄ MASSOJEN JA ETÄISYYKSIEN SUHTEITA (EI YKSIKÖITÄ), ALKULUKUJA (OLETTAEN MATEMATIIKKA) KOODAUS JA DEKOODAUS BINAARISYSTEEMIÄ (0 JA 1) YKSINKERTAISEMPAA KOODAUSTA EI OLE OLEMASSA (UNIVERSAALI) 13 PITÄISIKÖ PALJASTAA OLEMASSAOLOMME AKTIIVISESTI (PASSIIVISESTI TEEMME SITÄ KOKO AJAN) KOMMUNIKAATIOON TARVITAAN YHTEINEN PERUSTA (LUONNONLAIT JA UNIVERSUMI OVAT TÄLLAISIA UNIVERSAALEJA), VAIKKA OLISIMME ERI LAJIA KUKA TEKEE PÄÄTÖKSET MAASSA, VASTATAANKO JA MITÄ VIESTEJÄ LÄHETETÄÄN ON MYÖS MAHDOLLISTA, ETTÄ JÄRKEVÄT MUUT SIVILISAATIOT EIVÄT VÄLTTÄMÄTTÄ HALUAISIKAAN RYHTYÄ KESKUSTELUUN KANSSAMME 14 OZMA 1960 GREEN BANK, FRANK DRAKE TAU CETI JA EPSILON ERIDANI (11 vv) TAAJUUKSILLA LÄHELLÄ 1420 MHz (VEDYN LUONNOLLINEN EMISSIO, JONKA KAIKKI TÄHTIENVÄLISTÄ AINETTA TUTKINEET SIVILISAATIOT TUNTISIVAT), 100Hz LEVEÄLLÄ KAISTALLA ETSIVÄT TOISTUVIA MUOTOJA VASTAANOTETUSSA SÄTEILYSSÄ NASA 1970-LUVUN LOPULTA ETSINTÄ OLI KAKSIKÄRKINEN 1000 KPL AURINGONKALTAISIA TÄHTIÄ (100 vv ETÄISYYKSILLE, ETSITTIIN HEIKKOA SIGNAALIA TODENNÄKÖISISTÄ PAIKOISTA, 10 min kerrallaan, 1000-3000 MHz, oletettiin useille planeetoille sivilisaatio) KOKO TAIVAS (ETSITTIIN VOIMAKKAITA SIGNAALEJA, MUTTA PIENELLÄ HERKKYYDELLÄ JA HUONOLLA SUUNTARESOLUUTIOLLA, 1000-10000 MHz, oletettiin Linnunrataan muutamia voimakkaasti lähettäviä sivilisaatioita) USA:N KONGRESSI LOPETTI NASAN SETI-RAHOITUKSEN 1993 SETI-INSTITUTE JATKANUT TOIMINTAA YKSITYISELLÄ RAHOITUKSELLA 15 16 PHOENIX SETI INSTITUTE YHÄ TARKEMPI HERKKYYS ETSINNÖISSÄ YLI 400 LÄHINTÄ AURINGONKALTA ISTA TÄHTEÄ, TAAJUUKSILLA 1Hz - 3GHz NÄILTÄ LÄHITÄHDILTÄ HAVAITTAISIIN VAIN SOTILASTEHOISET TUTKAT, EI TV- TAI FM- RADIOSIGNAALIA USEITA TELESKOOPPEJA: Arecibo (Puerto Rico), Jodrell Bank (UK), Parkes (Australia), Greenbank (West Virginia) SERENDIP The Search for Extraterrestrial Emission from Nearby Developed Intelligent Populations (SERENDIP) US BERKELEY (The University of California) ARECIBO OBSERVATORY, HALKAISIJA 305 m ERILLINEN VASTAANOTIN, PIGGYBACK, RINNAKKAIN RADIOTELESKOOPIN MUUN TOIMINNAN KANSSA (osittain suunnattavissa itsenäisesti) 168 MILJOONAA KANAVAA SAMANAIKAISESTI JOKA SEKUNTI, 0,6 Hz leveät kaistat, aallonpituuksilla 21 cm (1420 MHz) ja 70 cm (UHF-televisio ja tutka) 2007 laitteisto ja tietokoneohjelma uusittu, lisätietoa www.naic.edu myös SETI@home projekti (kotikoneiden verkkolaskentaa hyödyntävä) uudistumassa SOUTHERN SERENDIP (AUSTRALIA) JA ITALIA 17 18 3
HARVARD RADIOVASTAANOTIN 240 miljoonaa kanavaa, 0,5 Hz kaistanleveys OPTINEN SETI, LASER-SÄTEILY (esim. 1 nanosekunnin pulsseina) PLANEETAN PINNALTA YLITTÄISI KESKUSTÄHDEN SÄTEILYN JA OLISI ULKOPUOLISTEN HAVAITTAVISSA TÄHDEN KOKONAISKIRKKA UTTA MITTAAMALLA 19 AURINKORADIOTELESKOOPPI FRANK DRAKE EHDOTTANUT (YHDESSÄ VON ESHLEMANIN KANSSA), ETTÄ AURINKOA KIERTÄMÄÄN 550 AU:N ETÄISYYDELLE (AURINKOKUNNAN TASOON) RADIOTELESKOOPPI, JOKA KÄYTTÄISI AURINKOA GRAVITAATIOLINSSINÄ (30000 x Arecibon pinta-ala) VIERAIDEN SIVILISAATIOIDEN TV-ASEMAT KUULTAISIIN 100 vv PÄÄSTÄ (elleivät käytä esim. valokaapeleita informaationsiirtoon) 20 LÄHETETYT SIGNAALIT Arecibosta, 169 sekuntia pitkä, kohti M13 tähtijoukkoa, 2380 MHz, 10Hz kaistanleveydellä Viestissä (1679 bittiä = 23 x 73) kuvattu mm. Aurinkokunta ja DNA-rakenne 25 000 vv suuntaansa (vastaus tulisi aikaisintaan 50 000 vv kuluttua) luotaimiin kiinnitetty laattoja ja CD-levyjä (Pioneer 10 ja 11, Voyager 1 ja 2) Titaniin Huygens-laskeutujan mukana CD-ROM, jossa 614 400 nimeä ja viestiä 81 eri valtiosta SIVILISAATIOIDEN KEHITYSNOPEUS ON MAHDOLLISTA, ETTÄ TOISENLAISISSA OLOSUHTEISSA EVOLUUTIO ETENISI NOPEAMMIN KUIN MAAPALLOLLA ÄLYLLINEN ELÄMÄ VOISI OLLA PIENIKOKOISTA, VÄHÄN ENERGIAA KÄYTTÄVÄÄ JA NOPEATEMPOISTA SALLIEN SUURTEN POPULAATIOIDEN (KULTTUURIEN) KEHITTYMISEN LYHYESSÄ AIKASKAALASSA, TÄLLAINEN ELÄMÄ PYSTYISI MYÖS SIIRTYMÄÄN HELPOSTI PAIKASTA TOISEEN EHDOTETTU NEUTRONIEN VAHVAAN VUOROVAIKUTUKSEEN PERUSTUVAA ELÄMÄÄ, JOLLOIN SIVILISAATIOT SYNTYISIVÄT, KEHITTYISIVÄT JA SAMMUISIVAT SEKUNNIN MURTO-OSISSA (NEUTRONITÄHTIEN PINNALLA) KOMPLEKSISILLA LAJEILLA AIVOJEN KOKO ON KASVANUT KEHON KOKOA NOPEAMMIN, MONILLA MAAPALLON PIENILLÄ LAJEILLA ON KUITENKIN KEHITTYNEITÄ OMINAISUUKSIA JA VOIDAAN AJATELLA KEHITYSLINJOJA, JOISSA TIETOISUUDEN SAAVUTTANEET LAJIT ALKAVATKIN PIENENTYÄ 21 22 MAAILMANKAIKKEUDEN LAAJENEMINEN UNIVERSUMIN LAAJENEMINEN ESTÄÄ ELÄMÄN SIIRTYMISEN SYNTYPAIKASTAAN KAUAKSI MUUALLE UNIVERSUMIIN JOTTA KAIKKIALLA UNIVERSUMISSA VOISI OLLA ELÄMÄÄ, NIIN ELÄMÄN TÄYTYISI ALKAA KEHITTYMÄÄN ITSENÄISESTI MILJOONISSA ERI PAIKOISSA UNIVERSUMIA LAAJENEMINEN MYÖS ESTÄÄ UNIVERSUMIN ERI OSIEN VÄLISEN YHTEYDENPIDON (KOMMUNIKAATIO- HORISONTTI) UNIVERSUMIN IÄN VIELÄ KAKSINKERTAISTUESSA USEIMMAT NYKYISIN NÄKYVÄT GALAKSIT KATOAVAT NÄKYVISTÄ JA UNIVERSUMIN TUTKIMINEN KÄY VAIKEAMMAKSI 23 ÄLYLLISEN ELÄMÄN TULEVAISUUS ÄLYLLINEN ELÄMÄKIN VOI KUOLLA SUKUPUUTTOON TAI SITTEN LOPULTA HALLITA KOKO MAAILMANKAIKKEUTTA TOISTEN ELÄMÄNMUOTOJEN JA KOLONIALISMIN MYÖTÄ ÄLYKKYYS JAKAANTUU (VERKOSTOITUU), PLANEETTAKUNTIEN TIETOISUUS, GALAKSIEN TIETOISUUS TIETOISUUS HÄVINNYT 10 100 a KULUTTUA, KUN FYSIKAALINEN MAAILMA SAAVUTTAA TERMODYNAAMISEN TASAPAINOTILAN 24 4
LÄHDEKIRJALLISUUS Fred Adams: Elämää multiversumissa, Like, 2004 (2002) AAS 207th Meeting, 8-12 January 2006, abstracts Barrie W. Jones, P. Nick Sleep, and David R. Underwood, 2006, Habitability of Known Exoplanetary Systems Based on Measured Stellar Properties, The Astrophysical Journal, 649, p.1010-1019 George H. A. Cole; Wandering Stars, About Planets and Exo-Planets, An Introductory Notebook, 2006 C.G. Tinney, R. Paul Butler, Geoffrey W. Marcy, et.al.; The 2:1 resonant exoplanetary system orbiting HD 73526, arxiv:astro-ph/0602557v 1 25 Feb 2006 Roger Penrose: Shadows of The Mind, Oxford University Press 1994, (Vintage 1995) Kyösti Ryynänen: Eksoplaneettojen havaittavuustekijät; säteisnopeusmittausmenetelmä, Pro Gradu, HY, 2003 Dick Swaab: We Are Our Brains, Penguin Books, 2015, (2014) Peter Ward; Tuntematon elämä, Ursa, 2006 (2005) Hoehler, Tori M., Amend Jan P. and Shock, Everett L., 2007, A Follow the Energy Approach for Astrobiology, artikkeli Astrobiology-lehdess ä 6/2007 Exoplanets: Discovering and characterizing Earth like planets, SummerSchoolAlpbach 2009 lectures, www.summerschoolalpbach. at www.avaruus.fi 25 5