Η φυσική των εξωγήινων πολιτισμών

Συνέντευξη του Dr. Michio Kaku στο περιοδικό Astrobiology,   Μάιος 2004

1o, 2ο

Ο γνωστός φυσικός Dr. Michio Kaku, εξετάζει τη φυσική των εξωγήινων πολιτισμών, και εάν μπορούμε να ταξινομήσουμε την εξέλιξή τους κρίνοντας από την δική μας πρόοδο του πολιτισμού που βρίσκεται σε εξέλιξη.

Πόσο προηγμένος αλήθεια θα μπορούσε να είναι ένας εξωγήινος πολιτισμός;

Προκειμένου να εξετάσει τους κατοικήσιμους κόσμους, τους προηγμένους πολιτισμούς καθώς και πως θα τους βρούμε και θα τους ταξινομήσουμε, το περιοδικό Astrobiology, είχε την ευκαιρία ν' ανακαλύψει με τη βοήθεια του Dr. Michio Kaku ότι οι νόμοι της φυσικής έχουν πολλά να πουν γι' αυτές τις δυνατότητες - τουλάχιστον πολλά περισσότερα  απ' όσα φανταζόμαστε ότι θα μπορoύσαμε να εξετάσουμε από τη μικρή αυτή γωνιά του Σύμπαντος όπου βρισκόμαστε.  

Περιοδικό Astrobiology (AM): Μπορείτε να σχολιάσετε, πως βοήθησε η φυσική να περάσουμε από την μοναδικότητα της Γης στο Σύμπαν (ανθρωποκεντρισμός) στην αναγνώριση της Γης σαν μια μικροσκοπική γωνιά μεταξύ πολλών δισεκατομμυρίων πιθανών κατοικήσιμων κόσμων, ικανών να φιλοξενήσουν πολύπλοκη ζωή;  

Michio Kaku (MK): Η ερώτηση αυτή δεν είναι πια θέμα εικασίας. Σύντομα η ανθρωπότητα μπορεί να αντιμετωπίσει μια έκπληξη καθώς ο κατάλογος κάπου δώδεκα εξωηλιακών πλανητών στο μέγεθος του Δία διευρύνθηκε σε μερικές εκατοντάδες πλανητών στο μέγεθος της Γης, όπου σχεδόν όλοι τους  είναι πανομοιότυποι με τον δικό μας. 

Οι επιστήμονες θα κατασκευάσουν λεπτομερείς χάρτες με τις ακριβείς συντεταγμένες εκατοντάδων πλανητών σαν τη Γη μας. Αυτό θα μας κάνει να δούμε τη θέση μας στο σύμπαν από νέα σκοπιά. 

Σήμερα, κάθε λίγες εβδομάδες ανακαλύπτεται ένας νέος εξωηλιακός πλανήτης στο μέγεθος του Δία. Ο τελευταίος που ανακαλύφθηκε βρίσκεται περίπου σε απόσταση 15 ετών φωτός περιφερόμενος γύρω από το άστρο Gliese 876. Το πιο θεαματικό από αυτά τα ευρήματα φωτογραφήθηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, το οποίο φωτογράφησε ένα πλανήτη σε απόσταση 450 έτη φωτός που ανήκει σε ένα σύστημα διπλού αστέρα. 

Τα καλύτερα όμως βρίσκονται μπροστά μας. Στην αρχή της επόμενης δεκαετίας, οι επιστήμονες θα εκτοξεύσουν ένα νέο είδος τηλεσκοπίου, το διαστημικό τηλεσκόπιο συμβολομέτρου, το οποίο χρησιμοποιεί το φαινόμενο της συμβολής με δέσμες φωτός για να επιτευχθεί αύξηση της διακριτικής ικανότητας του τηλεσκοπίου. 

Για παράδειγμα, η διαστημική αποστολή συμβολομετρίας (SIM), η οποία θα εκτοξευτεί το 2009 ή στην αρχή της επόμενης δεκαετίας θα αποτελείται από πολλαπλά τηλεσκόπια τοποθετημένα κατά μήκος μιας δομής 30 ποδιών. Με μια άνευ προηγουμένου διακριτική ικανότητα που φτάνει στα όρια της οπτικής δυνατότητας, το SIM είναι τόσο ευαίσθητο ώστε περιφερόμενο γύρω από τη Γη θα μπορεί να ανιχνεύσει την κίνηση  ενός φακού που τον κουνάει ένας αστροναύτης επάνω στον Άρη! 

Η αποστολή SIM, προγραμματισμένη για το 2009,
 θα καθορίσει τις θέσεις και αποστάσεις των 
άστρων εκατοντάδες φορές ακριβέστερα από 
κάθε προηγούμενο πρόγραμμα

Το SIM, με τη σειρά του θα δώσει τη θέση του στον Εξερευνητή Πλανητών σαν τη Γη, ο οποίος θα εκτοξευτεί την επόμενη δεκαετία, και θα προσπαθήσει να ανιχνεύσει ακόμη περισσότερους πλανήτες σαν τη Γη. Θα διερευνήσει τους 1000 λαμπρότερους αστέρες ευρισκόμενους σε απόσταση μικρότερη από 50 έτη φωτός από τη Γη, και θα εστιάσει σε 50 - 100 φωτεινότερα πλανητικά συστήματα. 

Όλα αυτά με τη σειρά τους θα πυροδοτήσουν μια προσπάθεια να βρούμε αν κάποιος από αυτούς φιλοξενεί ζωή, και ίσως μερικοί από αυτούς να φιλοξενούν πολιτισμούς πιο προηγμένους από τον δικό μας.  

AM: Πώς αντιμετωπίζουμε όλες αυτές τις προοπτικές από επιστημονική άποψη;  

MK: Αν και είναι αδύνατον να προβλέψουμε τα ακριβή χαρακτηριστικά τέτοιων προηγμένων πολιτισμών, τα βασικά τους χαρακτηριστικά μπορούν να αναλυθούν σε χοντρές γραμμές, χρησιμοποιώντας τους νόμους της φυσικής. Άσχετα από το πόσο μακριά βρίσκονται από εμάς, θα πρέπει να υπακούουν στους αδήριτους νόμους της φυσικής, οι οποίοι σήμερα μπορούν να μας εξηγήσουν κάθε τι από την υποατομική φυσική μέχρι τη μακροσκοπικής κλίμακας δομή του σύμπαντος. Οι κλίμακες αυτές διαφέρουν κατά 43 τάξεις μεγέθους. Πιο συγκεκριμένα, μπορούμε να ταξινομήσουμε τους πολιτισμούς σύμφωνα με την κατανάλωση ενέργειας που εμφανίζουν, χρησιμοποιώντας τις παρακάτω αρχές: 

1) Τους νόμους της θερμοδυναμικής. Ακόμη και ένας προηγμένος πολιτισμός δεσμεύεται από τους νόμους της θερμοδυναμικής, ειδικότερα από τον δεύτερο νόμο, και ως εκ τούτου μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με την ενέργεια που διαθέτουν.  

2) Τους νόμους της σταθερής ύλης. Η βαρυονική ύλη (αυτή που οικοδομείται από πρωτόνια και νετρόνια) τείνει να συγκεντρώνεται σε 3 ομάδες μεγάλης κλίμακας. Σε πλανήτες, άστρα και γαλαξίες. Οι διαδικασίες σχηματισμού αυτών των δομών, είναι αποτέλεσμα της αστρικής και γαλαξιακής εξέλιξης, της θερμοπυρηνικής σύντηξης κ.λ.π. Οι ενέργειες αυτών των δομών βασίζονται επίσης σε 3 διαφορετικούς τύπους ενέργειας, και αυτό βάζει άνω όριο στους ρυθμούς κατανάλωσης ενέργειας των πολιτισμών.   

3) Τους νόμους της πλανητικής εξέλιξης. Κάθε προηγμένος πολιτισμός πρέπει να αναπτύσσεται καταναλώνοντας ενέργεια με μεγαλύτερο ρυθμό από όσο οι μαζικές καταστροφές που απειλούν τη ζωή του πολιτισμού, π.χ. συγκρούσεις με μετεωρίτες, εποχές πάγου, σούπερ-νόβα κ.λ.π. Αν η αύξηση του πολιτισμού γίνεται με μικρότερο ρυθμό, ο πολιτισμός είναι καταδικασμένος σε εξαφάνιση. Αυτό θέτει μαθηματικό κάτω όριο στο ρυθμό ανάπτυξης αυτών των πολιτισμών.

Σε μια εύστοχη δημοσίευση στο περιοδικό Journal of Soviet Astronomy το 1964,ο Ρώσος  αστροφυσικός  Nicolai Kardashev διατύπωσε τη θεωρητική άποψη ότι οι προηγμένοι πολιτισμοί μπορούν να χωριστούν σε τρεις τύπους. Τους τύπους  Ι, ΙΙ, και ΙΙΙ οι οποίοι εκμεταλλεύονται αντίστοιχα την πλανητική, την αστρική και την γαλαξιακή ενέργεια. Ο ίδιος υπολόγισε ότι η ενέργεια που καταναλώνεται στους τρεις αυτούς τύπους πολιτισμών διαφέρει κατά παράγοντα πολλών δισεκατομμυρίων η μια από την άλλη. 

AM: Πόσο χρόνο χρειάζεται ένας πολιτισμός για να φτάσει τον τύπο ΙΙ ή ΙΙΙ; 

MK: Ο αστρονόμος του Berkeley  Don Goldsmith μας θυμίζει ότι η Γη λαμβάνει το ένα δισεκατομμυριοστό της ηλιακής ενέργειας, και οι άνθρωποι πάλι, χρησιμοποιούν το ένα εκατομμυριοστό από αυτήν. Έτσι καταναλώνουμε το ένα τρισεκατομμυριοστό της ηλιακής ενέργειας. Επί του παρόντος, όλη η παραγωγή ενέργειας επί της Γης είναι περίπου 10¹³  ergs σε κάθε δευτερόλεπτο. Αλλά η ενεργειακή μας ανάπτυξη αυξάνεται εκθετικά, κι έτσι μπορούμε να υπολογίσουμε πόσο χρόνο χρειαζόμαστε για να φτάσουμε στην κατάσταση τύπου ΙΙ ή ΙΙΙ. 

Ο Goldsmith λοιπόν λέει:  "Κοιτάξτε πόσο προχωρήσαμε αφότου μάθαμε να διαχειριζόμαστε την ενέργεια, να χρησιμοποιούμε καύσιμα από απολιθώματα, να παράγουμε ηλεκτρική ισχύ από υδατοπτώσεις κ.ο.κ. Αυξήσαμε δραματικά τη χρήση της ενέργειας μέσα σε δύο αιώνες, χρόνος αρκετά μικρός σε σχέση με τα δισεκατομμύρια χρόνια ζωής του πλανήτη μας, .... και το ίδιο πράγμα μπορεί να ισχύει και για άλλους πολιτισμούς.  

Ο φυσικός Freeman Dyson του Ινστιτούτου Προχωρημένων Σπουδών εκτιμά ότι εντός περίπου 200 ετών θα φτάσουμε στα όρια του τύπου Ι. Πράγματι με ρυθμό αύξησης 1% ετησίως, ο Kardashev εκτίμησε ότι θα μας έπαιρνε μόνο 3200 χρόνια για να φτάσουμε στην κατάσταση του τύπου ΙΙ, και 5800 χρόνια για να φτάσουμε στον τύπο ΙΙΙ.  

Για παράδειγμα, ένας πολιτισμός τύπου Ι είναι ένας πλανητικός τύπος που έχει καταφέρει να τιθασεύσει τις περισσότερες μορφές πλανητικής ενέργειας. Η παραγωγή ενέργειάς του μπορεί να είναι της τάξης των χιλιάδων ή και εκατομμυρίων φορών μεγαλύτερη από την τρέχουσα παραγωγή ενέργειας στον πλανήτη μας.

Ο Mark Twain είπε κάποτε: "Καθένας παραπονείται για τον καιρό αλλά κανένας δεν κάνει τίποτα γι αυτό. " Αυτό μπορεί ν' αλλάξει σ' ένα πολιτισμό τύπου Ι που θα διαθέτει αρκετή ενέργεια για να επηρεάσει τον καιρό. Θα διαθέτει επίσης αρκετή ενέργεια για να επηρεάσει φαινόμενα όπως οι σεισμοί, οι εκρήξεις ηφαιστείων, και να χτίσει πόλεις μέσα στους ωκεανούς του.  

Μέχρι τώρα, η παραγωγή ενέργειας μας τοποθετεί στην κατάσταση του τύπου 0. Παράγουμε την ενέργειά μας, όχι από δυνάμεις στην κλίμακα όλης της Γης, αλλά καίγοντας νεκρά φυτά (πετρέλαιο και άνθρακας). Αλλά μπορούμε από τώρα να δούμε τους σπόρους ενός πολιτισμού τύπου Ι. Βλέπουμε την απαρχή μιας πλανητικής γλώσσας (της Αγγλικής), ενός πλανητικού συστήματος επικοινωνίας (του Διαδικτύου), μια πλανητική οικονομία (Τη συνένωση στα πλαίσια της Ευρωπαϊκής Ένωσης), ακόμη και την απαρχή μιας πλανητικής κουλτούρας (μέσα από τα μέσα μαζικής ενημέρωσης, την ΤV, τη μουσική ροκ και τα Χολυγουντιανά φιλμς).  

Εξ ορισμού, ένας προηγμένος πολιτισμός, πρέπει να αναπτύσσεται ταχύτερα από τη συχνότητα με την οποία συμβαίνουν οι απειλητικές για τη ζωή καταστροφές. Εφόσον οι συγκρούσεις με μεγάλους μετεωρίτες και κομήτες συμβαίνουν μια φορά κάθε λίγες χιλιάδες χρόνια, ένας πολιτισμός τύπου Ι πρέπει να χρησιμοποιεί διαστημικές τεχνικές ώστε να εγκαταλείπει τα επικίνδυνα αυτά διαστημικά σώματα μέσα σ' αυτά τα χρονικά πλαίσια. Οι εποχές των πάγων μπορεί να συμβαίνουν σε μια χρονική κλίμακα μερικών δεκάδων χιλιάδων ετών, κι έτσι ένας πολιτισμός τύπου Ι πρέπει να έχει μάθει να αλλάζει τον καιρό μέσα σ' αυτά τα χρονικά πλαίσια.  

1o, 2ο

Ποιος είναι ο Michio Kaku. Ο Dr. Michio Kaku αποφοίτησε από το Harvard το 1968, με τις μεγαλύτερες διακρίσεις, ως πρώτος από την τάξη του. Πήγε στο Εργαστήριο Ακτινοβολίας του Berkeley στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας το 1972, και από το 1973 ήταν λέκτορας στο Princeton. Σήμερα έχει τη θέση του καθηγητή Henry Semat της θεωρητικής φυσικής στο πανεπιστήμιο City University της Νέας Υόρκης, όπου διδάσκει πάνω από 25 χρόνια. 

Είναι συγγραφέας πολλών δημοφιλών εκλαϊκευμένων βιβλίων, όπως "Υπερχώρος: Μια επιστημονική Οδύσσεια μέσα από τα παράλληλα Σύμπαντα, οι στρεβλώσεις του χρόνου και η δέκατη διάσταση" και "Οράματα: Πως η επιστήμη θα φέρει την επανάσταση στον 21ο αιώνα". Κάθε εβδομάδα κάνει ένα ωριαίο τηλεοπτικό πρόγραμμα με τίτλο "Εξερευνήσεις στην επιστήμη".