Конфликт лебединого сценария (по Семёнову) с палеонтологией

[olenellus]

   Когда-то Alex_semenov придумал свой замечательный гороскоп парадокса Ферми. Подробно можно почитать здесь (многа букав):
http://alex-semenov.livejournal.com/10688.html
В кратце, есть три утверждения, кажущиеся почти достоверными: 1) жизнь возникает легко и повсеместро, достигая стадии развитой цивилизации (в данном случае, космоплавающей цивилизации), 2) любая достаточно развитая (то есть, космоплавающая) цивилизация начинает волну экспансии по Галактике, 3) космос вокруг нас пуст — тут никого нет. Все три утверждения не могут быть верны одновременно. В этом и состоит парадокс Ферми. Положение можно спасти, отказавшись от одного из утверждений. Обыгрывая басню Крылова, Alex_semenov предложил отказавшихся от 1) называть Лебедями, так как их мир — это мир одиноких межзвёздных полётов. Отказавшиеся от 2) получили название Щук, так как их удел — цивилизации, сидящие на своих родных планетах-омутах, переговаривающиеся по различным каналам. Отказавшиеся от 3) стали Раками, потому что... ну там написано почему.
   Принять одну из позиций означает хоть как-то обосновать отказ от одного из положений. Ракам тербуется объяснить, почему, хотя "иные" рядом с нами, мы их всё же не замечаем. Щукам надо объяснить, почему межзвёздная экспансия не начинается никогда. Лебедям же, к которым я в данный момет себя отношу, необходимо как-то объяснить, почему вероятность возникновения космоплавающей цивилизации настолько низка. Насколько настолько? Это можно прикинуть. Для этого нам понадобится щучья формула Дрейка

$$N=N_\ast p_p n_v p_l p_c L/T$$

Здесь у Дрейка $N$ — это количество цивилизаций в Галактике, в данный момент готовых к контакту (для наших целей это интерпретируется как матожидание количества появления космоплавающих цивилизаций в Галактике за всю её историю в случае, если бы экспансия не предотвращала появление последующих цивилизаций), $N_\ast$ — это количество звёзд в Галактике, $p_p$ — вероятность звезде иметь планетную систему, $n_v$ — матожидание количества планет, пригодных для жизни, на планетную систему, $p_l$ — вероятность зарождения жизни на подходящей планете, $p_c$ вероятность зарождения из биосферы цивилизации, способной на контакт (для наших целей это космоплавающие цивилизации), $L$ — среднее время жизни такой цивилизации, и $T$ — время жизни Галактики. Кое-какие множители мы можем оценить уже сегодня. $N_\ast\approx 10^{11}$. $p_p$ можно смело взять $1/3\approx0,\!1$. $n_v$ оценить сложнее. В качестве затравки возьмём вот это отчёт по работе Кеплера
http://kepler.nasa.gov/news/nasakeplern ... &NewsID=98
Там из 1235 кандидатов в планеты 54 находились в "обитаемой" зоне (некоторым образом определённой). Поэтому грубо, по порядку величины, возьмём $n_v=0,\!01$. $L/T$ в случае Лебедя надо брать единицей (см. объяснение значения $N$ выше). Само же $N$ надо тоже взять единицей, так как мы первые и единственные в Галактике (в случае Лебедя, а почему, опять см. у Alex_semenov http://alex-semenov.livejournal.com/10824.html). Вернее, правильно было бы взять $N\leqslant1$.
   Итак, имеем оценку

$$p_l p_c \leqslant10^{-8}.$$

Это очень маленькая величина. Конечно, иной креационист может насчитать число гораздо меньше. Не в этом проблема. Проблема в том, что либо вероятность возникновения жизни на "подходящей" планете очень мала, либо вероятность эволюции космоплавающей цивилизации после образования жизни очень мала, либо и то, и другое (но с чуть большими верхними оценками). Посмотрим на хронологию жизни на нашей планете

(взять отсюда М. А. Федонкин. Две летописи жизни: опыт сопоставления (палеобиология и геномика о ранних этапах эволюции биосферы). Проблемы геологии и минералогии, с. 331-350. Геопринт. 2006.)
   Если $p_l\ll1$, то очень странно выглядят первые косвенные и сомнительные следы жизни сразу после появления условий их захоронения, а первые несомненные следы жизни — через какой-то миллиард лет после образования планеты (странно потому, что, например, кембрийский взрыв был только через 4 миллиарда лет после образования планеты). Но даже этого миллиарда не было. Значительную часть катархея можно смело выкинуть в связи со всепланетной стерилизацией поздней бомбардировкой. Хорошо, можно предположить, что $p_l\approx1$, но тогда с необходимостью $p_c\ll1$. Допустим, жизнь возникает часто, но биосферная эволюция в подавляющем большинстве случаев находит какой-нибудь глубокий оптимум, и до смерти родительской звезды из него не выбирается. Посмотрим на картинку выше. Примерно 3 миллиарда лет жизнь на земле представляла собой мир микробов. Строматолитный океан с планктоном (и кто-то ещё создавал палеопочвы...). И только меньше миллиарда лет назад началась, как представляется, эволюционная гонка разума — магистральное эволюционное направление на энцефализацию, на повышение интеллектуальных способностей у самых головастых организмов. Завершилось всё это появлением цивилизации, которая не сегодня завтра по-настоящему выйдет в космос, а там и до звёзд уже не так далеко. Но и здесь терзают сомнения. Ведь эти 3 миллиарда лет микробная жизнь жила не совсем уж спокойно. Она постепенно накапливала в атмосфере кислород. Она даже пережила страшную кислородную катострофу в середине этого пути. И когда, наконец, всё, что можно было окислить в океане и на суше, было уже окислено, содержание кислорода в атмосфере выросло до уровня, способного поддерживать метаболизм многоклеточных, и вот тогда началася путь на энцефализацию. Всё-таки, получается, если принимать такую интерпретацию, что на нашей планете возникновение цивилизации было закономерным следствием (довольно раннего) возникновения жизни.
   Я не знаю, как внятно можно было бы разрешить получившийся парадокс. Неужели, точка зрения Лебедя неверна? А это значит (вычёркивая малоправдоподобного Рака), что межзвёздные полёты нам никогда не грозят (с вероятностью очень близкой к единице). Что-то как-то неуютно было бы жить в такой вселенной. Впрочем, а есть ли внятные объяснения щучьей точке зрения?

----Подправил текст

[AlexDem]

olenellus в сообщении #907870 писал(а):

вычёркивая малоправдоподобного Рака

А мне, наоборот, эта гипотеза кажется наиболее правдоподобной. Обращу Ваше внимание на то, что до сих пор нет формального определения понятия интеллекта (кстати, определения понятия жизни тоже нет):

AlexDem в сообщении #899530 писал(а):

Да я понял. Просто подумал, вдруг Вы что-нибудь предложите и в общем случае. У меня максимум, что получилось, определить через предсказуемость, но тоже плохо. Примерно так:

Цитата:

Интеллектуальной системой назовём вычислитель с заданным на нём самомодифицирующимся алгоритмом, способным вычислять предсказуемый результат.

Предсказуемость результата подразумевает его неслучайность. Это означает, что аналогичный результат при тех же исходных данных вычисляется некоторым подмножеством нетождественных систем (не обязательно интеллектуальных). В качестве такого референтного подмножества могут рассматриваться версии самой системы во времени (с различными модификациями алгоритма), а также конкретная версия системы на слабо различающихся входных данных.

А это значит, что наша способность выделять интеллектуальные системы из всех прочих - ограничена. Ну существует, например, тест Тьюринга, так пишут, что программа недавно его уже прошла.

А быть может смысл жизни электрона - крутиться вокруг ядра, и он этого желает более всего на свете, всячески к этому стремится и не променяет это действие ни на что другое. Как понять, что это - не разумное поведение?

PS: С электроном у меня есть подсказка - уравнения его движения содержат максимум первую производную. Это характеризует глубину памяти такой системы. Но диссипативные системы уже не столь просты.

[olenellus]

С электроном проще всего. Памяти у него нет. А, соответственно, и ителлекта. Во-первых, как Вы уже отметили, эволюция электронов очень хорошо описывается марковским процессом в том смысле, что последующие состояния полностью определяются только текущим состоянием (не беря во внимание "наблюдений", с которыми ещё надо до конца разобраться). Во-вторых, если бы у электронов были разные внутренние состояния (а это следствие наличия интеллекта), то не было бы ни нетривиальной химии, ни спонтанной намагниченности, ни других наблюдаемых феноменов, завязаных на тождественность электронов.

AlexDem в сообщении #907918 писал(а):

Обращу Ваше внимание на то, что до сих пор нет формального определения понятия интеллекта

А это, по большому счёту, и не требуется. Степень интеллекта и наша способность её определить неважны. Важно, что если какая-либо репликативная система прорвёт межпланетный, а затем и межзвёздный барьер, её присутствие трудно будте не заметить просто по масштабам её влияния на свою среду обитания, просто по её "метаболизму". Посмотрите на жизнь на Земле. Она очень быстро стала геофизическим фактором на поверхности планеты (в среде своего обитания). Достаточно сравнить Землю с другими планетами, чтобы в этом убедиться. То же самое сделала цивилизация, только гораздо быстрее. Межзвёздный же вариант станет заметным астрофизическим фактором. Его издалека-то трудно будет не заметить, не то, что в своей родной системе. Тем более, что если такой фактор добрался бы до Солнечной системы, мы вряд ли бы вообще появились.

[AlexDem]

Раньше даже скисание молока считали естественным процессом, а оказалось - там целая микробная цивилизация устраивает пир.

[Sender]

А потом окажется, что столкновение нашей галактики с андромедой было подстроено спецслужбой какой-нибудь сверхцивилизации.

[Утундрий]

Щучий лебедь, пожалуй.

[Red_Herring]

Утундрий в сообщении #908258 писал(а):

Щучий лебедь

А есть ли разница между "щучий лебедь" и "прищученный лебедь"?

[Утундрий]

Есть разница между щучим лебедем и лебединой щукой.

[Ruslan_Sharipov]

Предлагаю внести некоторые поправки во все три утверждения.

olenellus в сообщении #907870 писал(а):

1) Жизнь возникает легко и повсеместно, достигая стадии развитой цивилизации (в данном случае, космоплавающей цивилизации)

Наша вселенная однородна и изотропна с большой точностью, но в ней есть вселенское время, которое отсчитывается от точки большого взрыва. В ранней вселенной жизнь, подобная нашей, невозможна вообще. Но с какого-то момента возникают условия и жизнь, подобная нашей (на основе углерода), начинает возникать с определённой вероятностью повсеместно. Эта вероятность определяет некоторую усреднённую плотность жизни. Её мы пока не знаем и она достаточно низка, так что соседей в ближайшем окружении мы не наблюдаем.

olenellus в сообщении #907870 писал(а):

2) Любая достаточно развитая (то есть, космоплавающая) цивилизация начинает волну экспансии по Галактике.

Раз возникнув на планете, жизнь с достаточно большой вероятностью развивается до разумной фазы и ведёт к цивилизации, подобной нашей. При этом возникают риски самоуничтожения цивилизации вместе с жизнью на планете через влияние на климат. С какой-то вероятностью (которую мы не знаем) эти риски преодолеваются и цивилизация выходит в ближний космос на постоянное место жительства, становясь космоплавающей. С этого момента с вероятностью близкой к единице начинается её экспансия по галактике. Скорее всего космоплавание на дальние (межзвёхдные и межгалактические) дистанции возможно только в формате экспансии. Одиночное космоплавание на дальние (межзвёхдные и межгалактические) дистанции в форме возвращающихся экспедиций невозможно. Если средний темп экспансии цивилизаций выше темпа разлёта галактик по причине расширения вселенной, то расширяющиеся жизненные зоны цивилизаций начинают пересекаться. По шкале вселенского времени наступает эпоха взаимодействия цивилизаций, подобных нашей.

olenellus в сообщении #907870 писал(а):

3) Космос вокруг нас пуст — тут никого нет.

Либо эпоха взаимодействия цивилизаций ещё не наступила, либо мы по воле случая зародились в таком месте, что более развитые соседи до нас ещё не добрались. В любом случае нам надо начинать свою экспансию и готовиться к встрече с соседями, которые могут оказаться не очень дружелюбными.

[Munin]

Ruslan_Sharipov
Статей вы не читали, и над числами не думали.

[Ruslan_Sharipov]

Будьте, пожалуйста, конкретней. Изложите подробно Вашу позицию с цифрами и по проблеме не обнаружения внеземных цивилизаций в целом.

[Munin]

См. ссылки в первом сообщении темы (это не моя позиция, это то, что вам нужно прочитать, чтобы понимать предмет разговора).

[Munin]

olenellus в сообщении #907870 писал(а):

Всё-таки, получается, если принимать такую интерпретацию, что на нашей планете возникновение цивилизации было закономерным следствием (довольно раннего) возникновения жизни.
Я не знаю, как внятно можно было бы разрешить получившийся парадокс. Неужели, точка зрения Лебедя неверна?

Одни и те же факты можно сильно по-разному интерпретировать :-)

Я - носитель "лебединого" мировоззрения. Я считаю, что существуют три малые вероятности:
- вероятность возникновения жизни;
- вероятность возникновения разума (при этом автоматически социального, я не считаю, что возможно возникновение несоциального разума);
- вероятность возникновения технологической цивилизации нашего современного типа.

К слову, рекомендую эссе Лема Принцип рaзрушения кaк творческий принцип. Мир кaк всеуничтожение в сборнике Библиотека XXI века. Там не самые современные факты, зато обрисована мировоззренческая парадигма, на которую можно опираться.

Вероятность возникновения жизни:
О возникновении жизни нам известно мало. Да, жизнь на Земле возникла очень рано. Это привело к идеям о том, что жизнь вообще возникает закономерно при сочетании простых условий: постоянный приток энергии от звезды, и какие-то геохимические циклы (для которых, возможно, нужна активная тектоника). Это порождает конкуренцию и отбор между катализаторами (при том, что сложная органика распространена даже в космосе), и наконец, их эволюцию. Но с другой стороны, настораживает, что из всех планет и спутников Солнечной системы, биосфера, видимо, есть только на Земле.

Но вот Марков в свежей книге Эволюция (классические идеи в свете новых открытий) приводит пример репликаторов (надеюсь, не надо объяснять, что это такое), не породивших полномасштабной эволюции: прионы. Оказывается, при том, что для них наблюдаются, казалось бы, все ключевые элементы: отбор, наследственная передача структуры и мутации - сам материал, на котором всё это "запущено", накладывает суровые ограничения на разнообразие возникающих вариантов. В такой "тесной вселенной эволюционных возможностей" не возникает слишком сложных структур, даже если перебрать её всю, что быстро и происходит. Другие примеры (мемы, компьютерные вирусы) напрашиваются сами собой.

Возможно, что между космическими условиями (приток негэнтропии, органика, активные циклы) и полномасштабной жизнью есть препятствия комбинаторного и/или энергетического характера, о которых мы ещё не знаем. В случае Земли, они были успешно преодолены (видимо, на стадии РНК-мира), но через одну точку нельзя проводить закономерности.

Вероятность возникновения разума:
Здесь основные факты изложил olenellus в первом сообщении post907870.html#p907870 , но с интерпретацией мы с ним расходимся. Причём, olenellus сам колеблется в интерпретации.

Картина, грубо, такова: в истории биосферы был один глобальный кризис - аэробный (кислородная катастрофа), и потом, через несколько млрд лет, "взрыв" многоклеточности. До и после аэробного кризиса, биосфера находилась, по сути, в стационарном состоянии, не развивая сложных форм. Так что, мы можем считать, что подобное стационарное состояние - нормальное состояние биосферы (понимаемой в смысле предыдущих абзацев, как биомассы репликаторов с достаточно богатыми эволюционными возможностями). Иногда такой биосфере свойственно создавать самой себе ресурсные кризисы, типа кислородного, или возможно, типа того, который создаст человечество своей деятельностью. Это вполне логично: ресурсы имеют свойство рано или поздно заканчиваться. Но неизвестно, свойственно ли биосфере проходить успешно через такие кризисы. Наоборот, биология даёт повод считать, что любое "бутылочное горлышко" сопряжено с большим риском непрохождения. Это верно и для отдельных таксонов, и для жизни в целом (например, в высыхающих или засаливающихся водоёмах жизнь может рано или поздно исчезнуть полностью). Для биосферы Земли может быть везением, что такое "бутылочное горлышко" было только одно (as far as we know), и что случилось оно "с запасом" в миллиарды лет относительно других крупных событий (падение Теи/возникновение Луны, возникновение жизни, возникновение многоклеточности; непонятно, как с возникновением эукариот и эпохой snowball Earth, но возможно, эти события были не ключевыми, а возможно, причинно взаимосвязанными с кислородным кризисом).

С другой стороны, для возникновения многоклеточности не видно никаких "внешних толчков", типа того же исчерпания ресурсов или изменения климата. (Есть ресурсные причины для "скелетной революции", но по-видимому, многклеточность возникла раньше скелетов.) Поэтому мы можем считать, что шанс пойти по многоклеточному пути у жизни был всегда, а то, что она воспользовалась этим шансом так поздно - свидетельство очень малой вероятности такого варианта развития. Хорошо известно, что с точки зрения одноклеточных, многоклеточность не несёт никаких очевидных преимуществ (разве что в очень неблагоприятных внешних условиях), зато имеет очевидные недостатки. Возможно, что многоклеточность возникла "по ошибке", в результате каких-то сбоев, но раз возникнув, создала новые эволюционные условия, в которых иногда была поощряема.

Я здесь не касаюсь возникновения полового размножения, хотя возможно, оно тоже играло большую роль в эволюции (существенно изменяя режим существования генной биосферы). Это большая область, также не до конца исследованная, я в ней не специалист, но мне кажется, что она не имеет непосредственной связи с возникновением многоклеточности.

Вероятность возникновения цивилизации нашего современного типа:
Здесь картина такова: примерно 100-200 тыс. лет назад возникли анатомические Homo sapiens, и постепенно расселились по всей Земле; примерно 10-12 тыс. лет назад возникли первые одомашненные животные и растения; примерно 400-600 лет назад возникла европейская цивилизация современного типа. Одомашнивания я касаться не буду, оно мне нужно для задания масштаба "истории вообще".

Здесь мы тоже видим (на задокументированном участке истории) длительный период "практически стационарного состояния", когда возникали и распадались крупные империи, но ни одна из них не порождала неостанавливающегося научно-технического прогресса. Это произошло только в Европе в середине 2-го тысячелетия н. э., что достаточно контрастно видно при сравнении с Арабским Ближним Востоком конца 1-го - начала 2-го тысячелетия н. э., с Китаем в тот же период, и с другими крупными цивилизациями прошлого. Каким-то образом тоже возникла исключительная ситуация, что указывает на её маловероятность.

На эту тему интересно поспекулировать. Насколько мне известно, в европейской цивилизации наложились три фактора: она
- прежде всего торгово-экспансионистская;
- несколько позже - технологическая;
- и ещё позже - научно-изобретательская.
Здесь каждый пункт позволяет возникновение следующего, но не ведёт к нему гарантированно.

Другая мысль: европейская цивилизация "позволена" менталитетом, который представляет собой довольно странное и противоречивое сочетание. С одной стороны, поощряются:
- прогресс, в том числе и прежде всего личный успех;
- выдумка и творчество.
Таким образом, возникает "социальный лифт", где индивидуум, проявив выдумку, может добиться для себя успеха. Но с другой стороны, эта же выдумка должна стать всеобщим достоянием, иначе возникает замкнутая система "цеховых/мастеровых секретов", которые не ведут к общему научно-изобретательскому прогрессу. Так что, поощряется и распространение и свобода знаний. Но это же противоречит интересам вышеупомянутого "социального лифта"! Индивидуум, проявив выдумку, делится результатом с другими, и не добивается успеха, поскольку выдумкой пользуются все на равных. Видимо, современная европейская цивилизация существует в "узкой щели параметров" между этими альтернативами (секретность и отсутствие личного успеха), связанной, например, с задержкой между использованием выдумки автором и другими членами общества. Вероятность попадания в эту "щель", соответственно, мала. Можно поспекулировать о том, какую роль в создании этой "щели" играла христианская церковь - дореформенная и реформистская.

В любом случае, думаю, третью малую вероятность нельзя списывать со счётов, и несколько грубо было бы вписывать её как множитель в общую величину $p_c$ - это не даёт возможность оценить $p_c$ адекватно и всесторонне.

[Ruslan_Sharipov]

Munin в сообщении #914856 писал(а):

Я - носитель "лебединого" мировоззрения.

Уважаемый Munin!
Спасибо за подробное разъяснение Вашей точки зрения на возникновение жизни, разума и цивилизации во вселенной, согласно которой вероятность возникновения каждой из этих компонент (которые присутствуют у нас на планете) крайне мала. Допускаете ли Вы возможность того, что мы
1) одни в галактике;
2) одни в местном скоплении галактик;
3) одни в сверхскоплении Девы, куда мы входим;
4) одни во вселенной.
Каков должен быть план нашего дальнейшего развития в каждом из этих случаев?

Исходя из крайней редкости того формирования, которым мы являемся, надо ли по Вашему мнению прилагать специальные усилия в сторону скорейшей колонизации солнечной системы? По какому сценарию должна идти колонизации солнечной системы:
1) планетарному, с формированием земных условий жизни на других планетах;
2) внепланетному c поселениями в открытом космосе.
Допускаете ли Вы возможность вмешательства в природу человека (в геном или в крупноразмерные структуры организма) с целью приспособления его к жизни в космосе или на климатически отличных от Земли планетах?

Учитывая современное политическое устройство мира, считаете ли Вы, что
1) человечество способно к консолидированным действиям, направленным на экспансию в космос;
2) человечество не созрело для этого;
3) нет необходимости для консолидации человечества и отдельные страны или группы стран могут начинать экспансию в космос самостоятельно, перенося туда все взаимные претензии и противоречия?

Учитывая некоторые негативные тенденции последних десятилетий, такие, например, как
- свёртывание лунной программы в США и СССР;
- нападки на дарвинизм;
- рост консервативных настроений, мелкотемье, семейственность, клановость и сословность в научном сообществе;
- рост влияния религий на политиков и общество;
- формирование религиозного фанатизма и экстремизма;
- тенденция к отделению этнических анклавов и дроблению стран, включая распад СССР;
- увеличение числа военных конфликтов,
допускаете ли Вы возможность внешнего тормозящего влияния на прогресс человечества с целью законсервировать нас в пределах нашей планеты?

[Утундрий]

Ну вот почему сразу внешнего? Привыкли, понимаешь, что в их собственной лени всегда кто-то другой виноват...