Jeśli wydaje ci się, że jeszcze nie komunikowałeś się z kosmitami … to wydaje nam się, że wydaje się to tylko tobie. Nowe badanie mówi, że kiedy SETI „słucha” nieba, robi to bez myślenia o tym, jak krzyczą w niebo.
Praca Davida Messerschmitta z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley (USA) jest dość obszerna i bez udawania, że obejmuje wszystkie jej dwieście nieparzyste strony, krótko rozwiążemy kilka punktów tej pracy.
Już niejednokrotnie zauważano: założenie, że radio jest najlepszą i ostateczną formą komunikacji, nie jest oczywiste, skoro używamy go od stulecia, dlatego raczej naiwnością jest uważać własne technologie za koronę ewolucji komunikacji. Ale załóżmy, że technologia XIX wieku jest tak naprawdę ostatnim słowem dla wszystkich cywilizacji wszechświata, jakie kiedykolwiek istniały. Można powiedzieć, „a co jeśli”.
Nawet przy arbitralnie zaawansowanej korekcji błędów do przodu nadal niemożliwe będzie uniknięcie podstawowej granicy związanej ze wzrostem szumu wraz ze wzrostem mocy sygnału. (Tutaj i poniżej są wykresy D. Messerschmitta.)
Jak dokładnie będzie zorganizowana międzygwiezdna komunikacja radiowa w tym przypadku? Oczywiście, zauważa pan Messerschmitt, warto założyć, że będzie to zrobione racjonalnie. Na przykład, wyobraź sobie transmisję radiową danych z szybkością jednego bitu na sekundę przez co najmniej 1000 lat świetlnych. Jeśli przeprowadzimy go w tych zakresach częstotliwości, których słucha teraz SETI, to do emisji takiego sygnału ze wskazanej odległości będzie potrzebna moc dwukrotnie większa od mocy Wielkiego Zderzacza Hadronów.
A jeśli ograniczysz się przynajmniej do przepustowości banalnego WiFi, cywilizacja ziemska zacznie mieć poważne problemy ekonomiczne. Znowu dzieje się tak, jeśli transmitujemy tylko w jednym kierunku. Jeśli z jakiegoś powodu nie masz dokładnego adresu inteligentnych kosmitów, wówczas transmisje będą musiały być prowadzone we wszystkich kierunkach i na tym tle zużycie energii LHC bardzo szybko przestanie być postrzegane jako jednostka miary - skala problemów z komunikacją międzygwiazdową będzie znacznie większa.
Naukowiec uważa, że takiego przeciążenia można uniknąć. Pierwszym jest zminimalizowanie szybkości transmisji. Ponieważ nadal będzie wymagał otchłani czasu (prędkość światła jest ograniczona), nie ma sensu napędzać go z dużą prędkością, a prawdopodobieństwo początkowego wykrycia sygnału rośnie wprost proporcjonalnie do czasu jego trwania. Ponadto, chociaż początkowy wzrost średniej mocy nadajników prowadzi do zwiększenia możliwości dotarcia informacji do odbiornika, to po pewnym ograniczeniu nie pozwala już na pokonanie szumu wytwarzanego przez nośnik propagacji sygnału podczas interakcji z nim. Dlatego jedna z najlepszych strategii optymalizacji wyglądałaby „niezbyt głośno”: moc nadawania musi być ściśle ograniczona.
Oczywiście sugerują się inne strategie optymalizacji. Na przykład, aby uzyskać bardziej ekonomiczną transmisję sygnału, możesz spróbować zastosować polaryzację fal elektromagnetycznych i różne rodzaje multipleksowania. Tak, teoretycznie pozwoli to zaoszczędzić energię, ale potem pojawia się inny problem: stosując coraz bardziej zaawansowane metody zwiększania gęstości przekazu informacji będziemy nieustannie skupiać się na kontakcie tylko z tymi cywilizacjami, które takie technologie już opanowały. A każdy, kto słucha kosmosu na poziomie tych samych Ziemian z lat 60. (kiedy po raz pierwszy pojawił się SETI), pozostaje poza dialogiem międzycywilizacyjnym. Oznacza to, że nie można zbytnio optymalizować w tym kierunku.
Film promocyjny:
Ale są też inne elementy optymalizacji, które powinny pozostać względnie uniwersalne dla wszystkich inteligentnych istot we wszechświecie. Jednocześnie nigdy wyraźnie nie pedalizowali przez tych, którzy szukali „istot pozaziemskich”, nasłuchując kosmosu.
Na Ziemi zasięg, w jakim można nadawać sygnały i odbierać informacje, był od samego początku ograniczony: zbyt wiele programów nadawano na antenie niemal od najwcześniejszych lat radia. Dlatego ciasnota kanału używanego do komunikacji była priorytetem, a moc transmisji - ze względu na małe odległości według standardów międzygwiazdowych - nie miała tak naprawdę znaczenia. Dlatego, gdy projekt SETI zaczął nasłuchiwać kosmosu, jego podejście pozostało dość ziemskie: słuchano wąskich częstotliwości.
Jednocześnie, pan Messerschmitt zauważa, że wykorzystując możliwie najszerszy zakres całego okna mikrofalowego dostępnego w przestrzeni, średnia moc transmisji powinna być znacznie bardziej ekonomiczna niż podejście nadawania na stałej częstotliwości. Powinniśmy więc zacząć szukać sygnałów o większej przepustowości, niższej mocy i szybkości transmisji danych - coś, czego, niestety, SETI jeszcze nie zrobił. Wśród innych możliwości jest poszukiwanie sygnałów o bardzo długim okresie, znacznie dłuższym niż ten używany w łączności naziemnej.
No dobrze, ale co, jeśli cywilizacja żyje w niektórych jednostkach astronomicznych z czarnej dziury i może użyć jej jako źródła energii do przesyłania informacji we wszystkich kierunkach, a nawet jako soczewki grawitacyjnej w celu wzmocnienia tych samych sygnałów?
W porządku, naukowiec jest pewien: nie będzie w stanie ominąć fundamentalnej granicy komunikacji - im więcej sygnałów dużej mocy wysyła do ośrodka międzygwiazdowego, tym szybciej te sygnały, oddziałując z gazem międzygwiazdowym, zaczną niebezpiecznie podnosić poziom zakłóceń i komplikować dalszą komunikację między cywilizacjami. Oznacza to, że nawet supercywilizacje, wykorzystujące łączność radiową do kontaktów z mniej rozwiniętymi istotami, nie mogą w żaden sposób ominąć fundamentalnej granicy, a strategia SETI powinna zostać przeorientowana nawet w stosunku do nich.
Wśród głównych wniosków praktycznych, które zdaniem Davida Messerschmitta warto sformułować w SETI, najważniejsze są następujące. Organizacja szuka długoterminowego sygnału z częstymi powtórzeniami. W takim schemacie, aby odróżnić „fałszywy alarm” od rzeczywistego sygnału, przyjęto dość prostą metodę długotrwałego „nasłuchiwania” określonego sektora nieba.
Autor nie ukrywa swojego stosunku do tego elementu strategii poszukiwań: ci, którzy wymyślili to „sprawdzenie prawdy”, nawet nie próbowali oszacować, ile energii zostanie wydane na tak długi powtarzalny sygnał. Innymi słowy, ta taktyka jest nierozsądna. Wszystko to ponownie prowadzi nas do sygnału „Wow!” 1977 rok. Przypomnijmy, że kiedy do radioteleskopu Wielkiego Ucha dotarł sygnał, który wyglądał na „sztuczny i pozaziemski”, zastosowano metodę wielokrotnego słuchania tego samego sektora nieba, aby zweryfikować jego pochodzenie. Jednak takie odsłuchy nie były prowadzone na bieżąco - nie wtedy, nie teraz.
Użycie kluczy wielopoziomowych w komunikacji międzygwiazdowej w każdym z przedziałów czasowych pozwoli każdemu impulsowi przyjąć wartości M od 0 do 8, a zatem reprezentować log2 = 3 bity informacji.
Jeśli przyjmiemy, że cywilizacja, która wysłała sygnał, po prostu oszczędzała energię, to nie trzeba było tego powtarzać częściej niż powiedzmy raz na kilka lat. Nawiasem mówiąc, wcześniej taką samą strategię transmisji sygnału zaproponował inny badacz, który zauważył, że z punktu widzenia minimalizacji ryzyka kolizji z agresywną KK najlepiej jest wysłać sygnał po znacznych okresach czasu, co zwiększa prawdopodobieństwo jego rejestracji, ale zmniejsza szansę na jego odebranie przez agresywną KK.
Tak więc David Messerschmitt uważa, że projekt SETI prawdopodobnie już złapał sygnał od jednej z energetyków skutecznie poszukujących kontaktu cywilizacji otaczającej przestrzeni. Jednak ze względu na ograniczenia własnej strategii poszukiwań Ziemianie zaklasyfikowali to jako „fałszywy alarm”. Co możesz zrobić, aby uniknąć takich niepowodzeń w przyszłości?
Autor proponuje „powstrzymać się” od stosowania pojęcia „fałszywego alarmu” w ogóle, systematycznie i przez długi czas, aby badać każdy sektor nieba, a nie jeden po drugim „słuchać” innego otoczenia, jak to się dzieje obecnie, a także utrzymywać jedną bazę danych wszystkich sygnałów, które mogą mieć sztuczne pochodzenie. Trywialne, jak mycie rąk? Niestety, w sensie poszukiwania VTS, wydaje się, że nawet nie zrozumieliśmy potrzeby rozpoczęcia jedzenia z czystymi rękami.
Wstępny wydruk badania można obejrzeć na stronie arXiv.