Nota dominical: La paradoja de Fermi y la ley de Stigler

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La ley de la eponimia de Stigler (1980) afirma que “ningún descubrimiento científico recibe el nombre de quien lo descubrió en primer lugar.” La historia de la paradoja de Fermi es un buen ejemplo. La paradoja y una solución se publicaron por primera vez en 1975, dos décadas después del fallecimiento de Fermi, por M. H. Hart [1] y D. Viewing [2]. Pronto se descubrió que Enrico Fermi (1901-1954) se planteó de manera informal la paradoja en el verano de 1950, durante un almuerzo con Emil Konopinski (1911-1990), Edward Teller (1908-2003) y Herbert York (1921-2009); la historia la contó en detalle Eric Jones en 1985 [3], quien publicó en 1981 una solución a la paradoja utilizando simulaciones de Montecarlo.

Sin embargo, la paradoja tiene un origen más antiguo. En 2002, en su libro con 50 soluciones a la paradoja de Fermi, S. Webb [4] cuenta que uno de los padres de la astronáutica rusa, K. Tsiolkovski (1857-1935), descubrió la paradoja en 1933; en su opinión el nombre correcto de la paradoja debería ser paradoja de Tsiolkovsky-Fermi-Hart-Viewing. Hace unos días, N. Prantzos [5] apuntaba aún más atrás, a 1686, cuando el novelista francés Bernard le Bovier de Fontenelle (1657-1757) [6] aplicó la paradoja al sistema Tierra-Luna.

La paradoja de Fermi fue popularizada por Carl Sagan [7], quien ya había discutido de pasada la idea en un artículo de 1963 y en un libro de 1968 [8]. Hart aprovechó para editar un libro donde se recopiló un buen número de soluciones [9]. Y desde entonces hasta ahora. ¿Qué pensaría Fermi al saberse “padre putativo” de la paradoja?

Referencias

[1] M.H. Hart, “An explanation for the absence of extraterrestrials on Earth,” Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society 16: 128-135, 1975 [copia].

[2] D. Viewing, “Directly interacting extra-terrestrial technological communities,” British Interplanetary Society Journal 28: 735-744, 1975.

[3] Eric M. Jones, “Where Is Everybody? An Account of Fermi’s Question,” Los Alamos National Laboratory (LANL), LA-10311-MS, March 01, 1985 [copia pdf].

[4] Stephen Webb, “If the Universe Is Teeming with Aliens … Where is everybody?: Fifty Solutions to the Fermi Paradox and the Problem of Extraterrestrial Life,” Springer, New York, 2002 [copia pdf].

[5] Nikos Prantzos, “A joint analysis of the Drake equation and the Fermi paradox,” arXiv:1301.6411, 27 Jan 2013.

[6] Bernard le Bovier de Fontenelle, “Entretiens sur la pluralité des mondes” [“Conversaciones acerca de la pluralidad de los mundos”], 1686.

[7]  W. T. Newman, C. Sagan, “Galactic civilizations: Population dynamics and interstellar diffusion,” Icarus 46: 293-327, 1981 [copia pdf].

[8] S. Shklovski, C. Sagan, “Intelligent Life in the Universe,” Holden-Day, Inc., San Francisco, 1968 [page 448].

[9] M. H. Hart, B. Zuckerman (eds.), “Extraterrestrial: Where Are They?,” Pergamon Press, New York, 1982.

Nueva solución de la paradoja de Fermi gracias a una versión simple de la ecuación de Drake

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Las estimaciones de los parámetros de la ecuación de Drake suelen concluir que hay una alta probabilidad de existencia de civilizaciones inteligentes en nuestra galaxia. La paradoja de Fermi afirma que si existieran, ya deberíamos tener pruebas de su existencia. Hay muchas soluciones de la paradoja de Fermi (50 en FCF+). Un nuevo artículo de Nikos Prantzos (Universidad P. y M. Curie, París) simplifica la ecuación de Drake y la utiliza para resolver la paradoja: solo las civilizaciones que hayan subsistido durante un tiempo suficiente para conquistar toda la galaxia pueden llegar a descubrir otras formas de vida inteligente. Prantzos llama a su solución “versión fuerte de la paradoja de Fermi.” La verdad, me ha gustado el nuevo artículo, cuya lectura fácil recomiendo a todos, aunque como muchos ya sabéis la solución de la paradoja que más me gusta es la de mi amigo y compañero Carlos Cotta (“resolución computacional de la paradoja de Fermi“). El nuevo artículo técnico es Nikos Prantzos, “A joint analysis of the Drake equation and the Fermi paradox,” arXiv:1301.6411, 27 Jan 2013.

Prantzos empieza recordando que la ecuación de Drake corresponde al estado estacionario (o solución de equilibrio) de un problema dinámico en el tiempo. La ecuación dinámica es dN/dt =−N/L, donde N es el número de civilizaciones que han desarrollado una tecnología para comunicarse por radio y L es la duración de la fase de la historia de dicha civilización en la que ha utilizado dicha tecnología. La ecuación de Drake se puede escribir como N= P L, donde P es el ritmo de producción de estas civilizaciones (es decir, el producto de seis de los siete parámetros de la famosa ecuación de Drake). El tiempo no aparece de forma explícita en dicha ecuación, pero es necesario para interpretar valores N<1, que corresponden a un intervalo entre las civilizaciones en el galaxia mayor que la duración media de su fase con comunicaciones de radio. Por cierto, que una civilización deje de comunicarse por radio no implica que se haya podido extinguir, puede haber abandonado dicha tecnología en favor de otras más avanzadas.

Luego continúa simplificando la ecuación de Drake agrupando sus siete parámetros en sólo tres, en concreto, N=RfL, donde RA es la tasa de producción de planetas habitantes en la galaxia, fB representa la fracción de civilizaciones tecnológicas capaces de moverse a escala galáctica (el producto de todos los factores químicos, biológicos y sociológicos necesarios para que una civilización pueda/quiera hacerlo). Obviamente, fB ≤ 1 (siendo su valor difícil de estimar) y RA ≤ 0, 1/año (según los resultados de las búsquedas de planetas más recientes). ¿Cuál es la ventaja de reducir siete parámetros a solo tres? Muy fácil, así se puede dibujar el resultado en un plano. Prantzos recomienda el plano fB versus L) pues el valor RA = 0,1/año le parece muy razonable y poco discutible. Las dos figuras que abren esta entrada tienen este formato.

Para finalmente atacar la paradoja de Fermi. Substituye el valor N por el número de civilizaciones capaces de conquistar la galaxia (moverse a velocidades entre 0,01 c y 0,1 c (donde c es la velocidad de luz en el vacío) durante un tiempo suficiente para recorrer grandes distancias interestelares). Según sus estimaciones (ver figuras que abren esta entrada), si las N civilizaciones de la galaxia capaces de la conquista emprendieran la búsqueda de otras civilizaciones usando vehículos que alcanzaran 0,1 c, sería necesario que pudieran sobrevivir con dicha tecnología más de 10.000 años (valor de L mínimo) para poder descubrir otras civilizaciones inteligentes en la galaxia. Si te apetece, pues ojear la parte derecha de la figura que abre esta entrada, donde en rojo tienes las curvas de velocidad (0,1 c, 0,01 c, y 0,001 c), en verde el número estimado de civilizaciones (N=1, 100, 10.000 y 1 millón) y sombreados en celeste y naranja las regiones (en función de fB y L) que permiten el contacto entre civilizaciones. Para Prantzos, la zona naranja es la más razonable y explica la paradoja de Fermi pues nuestra civilización aún no ha alcanzado miles de años de viajes interestelares. Prantzos denomina a su solución “versión fuerte de la paradoja de Fermi.”

No quiero entrar en muchos más detalles, pero recomiendo la lectura de su artículo, que está muy bien escrito y presenta muy claramente sus ideas. Todos los aficionados a la ecuación de Drake, la paradoja de Fermi y la búsqueda vida extraterrestre inteligente disfrutarán como críos de su lectura.

Resolución computacional de la paradoja de Fermi por Carlos Cotta de la Universidad de Málaga

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Mucho se ha escrito sobre la paradoja de Fermi: No existe evidencia de que exista vida en nuestra galaxia, la Vía Láctea, pero probabilísticamente debería haberla. Carlos Cotta acaba de publicar un trabajo que dirigió como proyecto fin de carrera en la Universidad de Málaga a su ex-alumno Álvaro Morales. En concreto, “A Computational Analysis of Galactic Exploration with Space Probes: Implications for the Fermi Paradox,” Journal of the British Interplanetary Society 62:82-88, 2009 (ArXiv preprint, 2 Jul 2009). 

Imaginan el siguiente escenario: un proyecto SETI que decide lanzar cierto número de sondas espaciales desde la Tierra con objeto de alcanzar civilizaciones extraterrestres en nuestra vecindad galáctica. Las sondas tienen como misión explorar (aleatoriamente) la posibilidad de vida en los planetas de los sistemas estelares que vayan encontrando. Los resultados de sus simulaciones por ordenador son claros. Para sondas “razonables” (velocidad, masa, duración del combustible, etc.) es prácticamente imposible que acaben encontrando vida. Estas sondas deben tener suficiente combustible para permanecer encendidas durante millones de años para tener una probabilidad no despreciable de encontrar vida en nuestra galaxia, aún habiéndola como predice la fórmula (ecuación) de Drake.

Por supuesto, el estudio tiene muchas limitaciones y requiere ciertas hipótesis que podrían ser criticables o criticadas. Pero el resultado más importante de este estudio es darnos cuenta de lo inmensa que es nuestra galaxia. Tan acostumbrados estamos a películas como Star Wars o Star Trek que nos parece fácil recorrer la galaxia de punta a punta durante la vida de un humano. Sin embargo, poner los pies en la tierra nos lleva irremisiblemente a la paradoja de Fermi.

Un muy buen trabajo, Carlos, enhorabuena. Por cierto, os recomiendo también el artículo de Carlos “La paradoja de Fermi y el futuro de la Humanidad,” en su blog “La Singularidad Desnuda,” Agosto 15, 2007.

Por cierto, los interesados en este tema disfrutarán del último artículo de revisión de Milan M. Cirkovic, “Fermi’s Paradox – The Last Challenge for Copernicanism?,” Serbian Astronomical Journal 178: 1-20, 2009 (ArXiv preprint, 39 páginas, 20 Jul. 2009).

PS (04 de agosto de 2009): Muchos se han hecho eco de este gran trabajo, por ejemplo, “Fermi Paradox Points to Fewer Than 10 Extraterrestrial Civilizations,” ArXiv blog, Thursday, July 30, 2009, traducida magníficamente por Kanijo “La paradoja de Fermi apunta a menos de diez civilizaciones ET,” Ciencia Kanija, 30 de julio de 2009, noticia meneada que sorprendentemente para mí no ha llegado a portada (en mi opinión lo merecía).

PS (04 de agosto de 2009): El periódico ABC también se ha hecho eco de la noticia (por cierto, con gran número de faltas ortográficas en la versión publicada online): Judith de Jorge, “Diez visitas extraterrestres,” ABC.es, 4 de agosto de 2009.