هذا هو الجزء الثاني من سلسلة من ثلاثة أجزاء حول البحث عن حياة خارج كوكب الأرض.
في 16 نوفمبر 1974 ، بث علماء الفلك في تلسكوب Arecibo الراديوي في بورتوريكو إشارة قوية إلى الفضاء الخارجي. بتوجيه جهاز الإرسال الخاص بهم إلى مجموعة نجمية على حافة مجرتنا ، أرسلوا سلسلة من الأصوات - 1679 منهم ، على وجه الدقة. لماذا هذا الرقم؟ 
كانوا يعرفون أن 1679 كان أمرًا غير عادي. إنه نتيجة ضرب 23 في 73. كل منها عدد أولي ، نوع لا يقبل القسمة إلا على واحد وعلى نفسه. من غير المحتمل أن يحدث ناتج هذه المعادلة في الطبيعة. لذلك كان العلماء يأملون أنه إذا اعترض أي فضائي بثهم ، فإن الرقم سيظهر لهم أن الأصوات كان من المفترض أن تكون إشارة مقصودة. قد يساعدهم بعد ذلك في فك تشفير الرسالة المخفية التي احتوتها تلك الأصوات (بما في ذلك صور الحمض النووي والنظام الشمسي وشكل العصا).
قد يبدو البحث عن كائنات فضائية مثل الخيال العلمي. لكن بالنسبة للعديد من العلماء ، فقد أصبح عملاً جادًا. هنا نلتقي بثلاثة يستخدمون الرياضيات في سعيهم للعثور على كائنات حية أخرى في عالمنا. الأول هو حساب احتمالية العثور على الحياة على الكواكب الأخرى. محاولة أخرى هي محاولة معرفة أفضل مكان لإرسال "مرحبًا" إلى إي تي. والثالث يبحث عن لغة مشتركة مع كائنات فضائية - ومن المحتمل أن تكون أرقامًا.
إذا كان بإمكاننا التحدث إلى الفضائيين
أمضى دوجلاس فاكوتش الكثير من الوقت في التفكير فيما يود أن يقوله لـ E. وهو رئيس METI International في سان فرانسيسكو ، كاليفورنيا (METI تعني Messaging Outraterrestrial Intelligence.) تركز مجموعته على بث الإشارات إلى الفضاء الخارجي على أمل الاتصال بحضارة في عالم آخر. يريد Vakoch استخدام الأضواء الساطعة ، مثل الليزر أو ربما تلسكوب لاسلكي قوي مثل ذلك الموجود في Arecibo (Air-eh-SEE-boh). لكن السؤال الكبير:كيف يمكنه كتابة رسالة يفهمها الفضائيون؟
يوضح فاكوتش:"لا نتوقع أن يتحدث الفضائيون الإنجليزية أو الألمانية". "لذلك نحن ننظر إلى الرياضيات كلغة عالمية."
الفكرة بسيطة. أنت بحاجة إلى فهم الرياضيات لبناء الأشياء. أي عالم متقدم بما يكفي لامتلاك التكنولوجيا لالتقاط إشاراتنا يجب أن يعرف أيضًا كيفية التعامل مع الأرقام.
إنها ليست فكرة جديدة. بالعودة إلى عشرينيات القرن التاسع عشر ، عندما كان علماء الفلك لا يزالون يعتقدون أنه قد يكون هناك رجال خضر صغار يعيشون على القمر ، اقترحوا استخدام الهندسة - رياضيات الأشكال - للتواصل معها.
اقترح أحد العلماء زراعة الأشجار أو استخدام المرايا لرسم مثلث ضخم في سيبيريا ، وهي جزء من روسيا. واقترح آخر حفر خندق عملاق على شكل دائرة وملئه بالكيروسين. ثم يقوم شخص ما بإشعال النار في الليل حتى يمكن رؤيتها من الفضاء. بالنسبة لهؤلاء العلماء ، كانت الرياضيات وسيلة لإظهار الفضائيين ليس فقط أننا كنا هنا ، ولكن أيضًا أننا كنا أذكياء.
خطة فاكوتش أقرب إلى ما جربه علماء أريسيبو في عام 1974. في ذلك الوقت ، استخدموا ثنائيًا النظام:إشارتان بترددات مختلفة قليلاً. من خلال إرسال الإشارات في سلسلة من الدفقات التي تشكل نمطًا ، يمكن للعلماء إنشاء نوع من الشفرة أو رسم الصور. استخدم فريق Arecibo الكود الخاص به لإرسال رسالة كثيفة. وتضمنت الصور.
سيبدأ Vakoch بشيء أبسط:العد.
ستكون رسالته الأولى عبارة عن سبع إشارات على نفس التردد:"ping-ping-ping-ping-ping-ping-ping". بعد ذلك ، سيرسل سبع إشارات مرة أخرى ولكن باستخدام ترددين ، مثل هذا:"بينج بونج بونج بونج بونج بونج بينج." كرر هذا التسلسل أربع مرات أخرى ، ثم انتهى بسبع "أصوات" مرة أخرى. إذا رسمت هذا النمط على قطعة من الورق ، فسترى ما سيراه الفضائيون إذا قاموا بفك تشفير رسالته:مربع.
بعد ذلك ، سيضيف فاكوتش ترددًا ثالثًا إلى الكود. بالإسقاط في التردد الثالث في أماكن مختلفة من الصندوق ، يمكنه عد الأعداد حتى 25. باستخدام نظام ثنائي - طريقة لتمثيل الأرقام عن طريق الجمع بين الأصفار والآحاد - يمكنه العد من الملايين. (يشيع استخدام النظام الثنائي هنا على الأرض. يمكن العثور عليه يشفر البيانات في كل جهاز كمبيوتر.)
بمجرد أن قدم الرمز ، يمكن أن يستخدمه فاكوتش لإرسال المعلومات. على سبيل المثال ، قد يحاول إرسال الجدول الدوري للعناصر. سوف يسرد المواد الكيميائية بأرقامها الذرية. سيُظهر هذا للأجانب أننا نفهم مما يتكون الكون. قد تحتوي رسالة أخرى على تسلسل فيبوناتشي . هذه سلسلة من الأرقام تتزايد ، حيث يكون كل رقم متتالي هو مجموع الرقمين قبله. إنه نمط يظهر بشكل شائع في كل من الطبيعة والفن البشري.
على الرغم من أنه يتحدث بالأرقام ، فإن فاكوتش يريد أن يفعل أكثر من الاعتماد على الفضائيين. بالنسبة له ، الرياضيات هي مجرد أداة لإنشاء تواصل أكثر وضوحا. في النهاية ، قال ، "أريد أن أعرف شيئًا عن ثقافتهم ومجتمعهم ونظام قيمهم وما يرونه جميلًا".
القصة تستمر أسفل الصورة
ابق على الهدف
لذلك تريد التحدث إلى أجنبي. ما عليك سوى توجيه جهاز الإرسال إلى أقرب نظام نجمي والضغط على "إرسال" ، أليس كذلك؟
خطأ ، كما يقول فيليب لوبين. إنه فيزيائي في جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا ويعمل في أنظمة الطاقة الموجهة. هذه هي أشعة الليزر القوية التي يمكن استخدامها لإشارات وميض النجوم الأخرى. بينما تنتشر إشارات الراديو أثناء انتقالها عبر الفضاء ، فإن الليزر يركز بشدة. هذا يعني أنه من المهم استهدافهم بدقة. الابتعاد عن بضع درجات إلى أي من الجانبين قد يتسبب في تفويت الإشارة إلى هدفها.
بحجم النجم ، فإن ضربه بالليزر ليس بالأمر السهل. لسبب واحد ، عندما تنظر إلى نجم في السماء ، فإنك ترى ضوءًا يسافر عبر الفضاء لسنوات - ربما آلاف السنين. يقول لوبين:"ما تراه هو مكان وجود النجم". لكن ضوءه كان يسافر إلى الأرض ، وتحرك النجم. لذلك عليك أن تسقط رسالتك في الاتجاه الذي تعتقد أن النجم سيكون عندما يحين موعد وصول رسالتك.
ولا تنس أن الضوء من ليزر لوبين سيستغرق سنوات للانتقال عبر الفضاء في الاتجاه الآخر. وهذا النجم لا يزال يتحرك. يقول:"إن الأمر يشبه أخذ مصباح يدوي ومحاولة تسليطه على مركبة فضائية تحلق بجانبه". "إذا كنت تريد تسليط ضوء الفلاش عليه وجعله يصطدم به ، فعليك أن تعرف شيئًا عن المسار المركبة الفضائية. "
يستخدم علماء الفلك الرياضيات لتحديد الحركة الصحيحة - قياس كيف تغير الأجسام في الفضاء الخارجي موقعها الظاهري في سمائنا. للقيام بذلك ، يحسب العلماء زاوية الجسم بالنسبة إلى الأرض. بعد ذلك ، يكتشفون مدى سرعة تحركه وفي أي اتجاه.
العديد من الأجرام الفلكية بعيدة جدًا بحيث يتم قياس تلك الزوايا في ثانية قوسية أو حتى ميلي ثانية أصغر. كل منها عبارة عن مقادير صغيرة تصف الزوايا الأقل من درجة في الحجم. من خلال حساب الحركة المناسبة ، يمكن لوبين معرفة أين سيكون النظام النجمي عندما تصل إشارته. "عليك أن تعرف ليس فقط مكان وجود النجم الآن ، ولكن أين سيكون في المستقبل ،" يؤكد.
هل من أحد هناك؟
بالنسبة للعديد من العلماء ، فإن محاولة التواصل مع الفضائيين هي بمثابة القفز على البندقية. إنهم يسألون المزيد من الأسئلة الأساسية:هل نحن وحدنا في هذا الكون؟ ما هي احتمالات وجود الحياة في أي مكان آخر؟ يستخدم هؤلاء العلماء الرياضيات لمعرفة ما إذا كانت الأرض من المحتمل أن تكون بؤرة استيطانية وحيدة في الفضاء ، أو واحدة من العديد من العوالم المأهولة في عالم يعج بالحياة.
منذ أكثر من 50 عامًا ، ابتكر عالم الفلك فرانك دريك معادلة لتقدير عدد الحضارات خارج كوكب الأرض التي قد نلتقط إشاراتها من الأرض. للحصول على هذا الرقم ، قام بضرب العديد من العوامل. تضمنت هذه العوامل معدل تشكل النجوم الجديدة ، وعدد النجوم ذات الكواكب التي تستضيف الحياة ، وعدد الكواكب الحاملة للحياة حيث تكون هذه الحياة ذكية. مشكلة واحدة فقط:لا تزال جميع المتغيرات في "معادلة دريك" الشهيرة الآن غير معروفة.
يقول آفي لوب:"إنها ليست معادلة يمكنك عمل تنبؤات بها". "إنها معادلة تلخص ما لا نعرفه." لوب فيزيائي بجامعة هارفارد في كامبريدج ، ماساتشوستس ، قرر النظر في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض من منظور مختلف. بدلاً من السؤال كم الحياة موجودة في الكون ، أراد أن يعرف متى في تاريخ الكون من المرجح أن تتطور الحياة؟
لهذا ، طور لوب معادلة خاصة به. إنه يبحث في أنواع مختلفة من النجوم ، ومعدل تشكلها ومدة حياتها. عندما حلل لوب الأرقام ، توصل إلى نتيجة مفاجئة:في مقياس الزمن الكوني ، قد تكون أيام المجد عندما يكون الكون مليئًا بالحياة لا تزال أمامنا كثيرًا.
افترض العديد من العلماء أن الحياة ستحدث على الأرجح في أنظمة نجمية مماثلة لأنظمتنا. بعد كل شيء ، نحن نعلم أن شمسنا يمكن أن تدعم الحياة. إذا كانت الحياة موجودة في مكان آخر من الكون ، فمن المحتمل أن تكون النجوم الشبيهة بالشمس هي المكان الذي سنجدها فيه ، أليس كذلك؟
عرف لوب أن تلك النجوم الشبيهة بالشمس تحترق عادة بعد حوالي 6 مليارات سنة. ومع ذلك ، هناك نجوم تعيش لفترة أطول. يمكن لبعض الصغار جدًا البقاء على قيد الحياة لحوالي 10 تريليون سنة! والعديد من هذه النجوم الصغيرة لها كواكب. هل يمكن لهذه الكواكب أيضًا أن تدعم الحياة؟
يقول:"إذا كان الجواب نعم ، فنحن نعلم أننا (على الأرض) سابق لأوانه". النجوم مثل شمسنا تحترق بسرعة. لذلك عندما تختفي شمسنا وأقاربها ، "الحياة التي ستبقى هي الحياة حول النجوم ذات الكتلة المنخفضة" ، كما يجادل. هذه هي تلك النجوم الصغيرة.
على عكس معادلة دريك ، تحتوي رياضيات لوب على متغير واحد غير معروف:ما إذا كانت النجوم منخفضة الكتلة يمكنها استضافة الحياة. يأمل أن يقوم علماء آخرون بالتحقيق في هذا السؤال في العقود القادمة. يقول:"بمجرد أن نعرف ذلك ، يمكن طيها في معادلتي".
يعرف العلماء الذين يبحثون عن ذكاء خارج كوكب الأرض ، أو SETI ، أنه من غير المرجح أن يقابلوا فولكان أو كلينجون في حياتهم. ومع ذلك ، فهم متحمسون لاستكشاف كوننا بحثًا عن علامات الحياة. سواء كانوا يكتشفون الاحتمالات بأننا وحدنا ، أو يكتبون رسائل للأجانب ويرسلونها إلى عوالم أخرى ، فلن يتمكنوا من إجراء هذا البحث دون اللجوء إلى الأرقام.
هذه واحدة من سلسلة الوظائف في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات التي أصبحت ممكنة بفضل الدعم السخي من مؤسسة Arconic.
