1 / 77

Međuzvjezdani monolog

Popularno-znanstveni osvrt na suvremenu problematiku SETI projekata. Međuzvjezdani monolog. mr.sc. Marko Horvat, dipl.ing.rač. Fakultet elektrotehnike i računarstva Sveučilište u Zagrebu. Sadržaj. Uvod Cilj ovog predavanja

ellie
Download Presentation

Međuzvjezdani monolog

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Popularno-znanstveni osvrt na suvremenu problematiku SETI projekata Međuzvjezdani monolog mr.sc. Marko Horvat, dipl.ing.rač. Fakultet elektrotehnike i računarstva Sveučilište u Zagrebu

  2. Sadržaj • Uvod • Cilj ovog predavanja • Postupak pragmatičnog i ispravnog zaključivanja (Occamova britva) • Fermijev paradoks • Povijest SETI projekata • Povijesni počeci, Srednji vijek, Renesansa • SETI tijekom prve industrijske revolucije • Suvremeni SETI • Optički SETI, SETA, Aktivni SETI

  3. Sadržaj (2) • SETI danas i sutra • Analiza vjerojatnosti detekcije signala • Utjecaj tehnološkog razvoja na uspjeh SETI-a • Diskusija • Mogući odgovori na Fermijev paradoks • Zaključak

  4. UVOD

  5. Prije svega… • Danas nećemo pričati o: • Letećim tanjurima • Malim zelenima • Drevnim civilizacijama • Misterijima svijeta • Znanstvenoj fantastici • Neutemeljenim spekulacijama • … • O tome ne znamo ništa, ali svejedno predavanje će biti zanimljivo! :-)

  6. Cilj predavanja • Predavanje ima tri glavna cilja: • Povijesni osvrt na projekte potrage za vanzemaljskim civilizacijama • Analiza vjerojatnosti detekcije pretpostavljenih signala vanzemaljskih civilizacija • Pregled mogućnosti novih radio-teleskopa koji će se dijelom koristiti i za potrebe SETI

  7. Važno je naglasiti • … za svaki slučaj • Još nije otkriven bilo kakav signal vanzemaljske civilizacije • Ali potraga je u tijeku …

  8. Occamova britva • Occamova britva (engl. Occam’s razor) je načelo razmišljanja koje tvrdi: Pluralitas non est ponenda sine neccesitate (Množina ne treba biti postavljena bez potrebe) • William of Ockham, franjevac i filozof, živio tijekom prve polovice 14. st. • Objašnjenje mora sadržavati što manji broj pretpostavki, izbjegavajući one koje se ne mogu ispitati • Najjednostavnije objašnjenje je ujedno i najbolje • Između dvije po svemu drugome jednake hipoteze, istinita je ona koja je jednostavnija i potpuno odgovara podacima

  9. Enrico Fermi • Jedan od najvećih znanstvenika 20. st. • Dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 1938. god. • Izgradio prvi nuklearni reaktor 1942. god. • Jedan od najvažnijih znanstvenika na Projektu Manhattan • Cijenjen kao teorijski i eksperimentalni fizičar • Kemijski element Fermium nazvan po njemu u čast, također vrsta subatomskih čestica fermioni • Također: • Iznimno oštrouman i pronicljiv • Mogao je vrlo brzo i precizno, napamet, procijeniti matematičke vrijednosti

  10. Karikatura u časopisu The New Yorker • U proljeće i ljeto 1950. novine u New Yorku izvještavale su o “misterioznim nestancima kanti za smeće” • Iste godine objavljeno je jako mnogo izvješća o uočenim letećim tanjurima • Zahuktavanje hladnog rata, intenzivna antisovjetska propaganda, McChartyijeve čistke, .. • Karikatura objavljena 20.05.1950. u tjedniku The New Yorker povezivala je obje priče…

  11. Karikatura u časopisu The New Yorker

  12. Poznati ručak u Los Alamosu • U ljeto 1950. Edward Teller, Herbert York i Enrico Fermi išli su zajedno na ručak i razgovarali su o novinskim izvješćima o letećim tanjurima • Pridružio im se Emil Kopinski i opisao karikaturu • Fermi se našalio kako karikatura vješto rješava oba “fenomena” “jednim udarcem” • Fermi je pitao Tellera što misli koja je vjerojatnost ostvarenja putovanja bržeg od brzine svjetlosti do 1960. • Teller je rekao 1 u milijun, Fermi je vjerovao 1 u 10 • I razgovor se nastavio o sasvim drugim temama • Odjednom…

  13. Poznati ručak u Los Alamosu (2) • Odjednom usred ručka Fermi je povikao “Where is everybody?” (hrv. Gdje su svi?) • Ostala trojica odmah su znala da govori o vanzemaljskim posjetiteljima • York se naknadno prisjetio da je Fermi odmah izveo niz proračuna i zaključio da su posjetitelji morali doći na Zemlju već u davnoj prošlosti, i više puta nakon toga

  14. Fermijev paradoks • “Where is everybody?” (hrv. Gdje su (svi) ?) • Paradoks = kontradiktorna tvrdnja ili situacija koja se suprotstavlja intuitivnom zaključivanju • Smisao Fermijevog paradoksa: • Starost naše civilizacije je puno kraća od starosti galaksije. U usporedbi sa starosti galaksije naša civilizacija se može tehnički brzo razviti. Ako je naša civilizacija je potpuno tipična i druge civilizacije su se mogle razviti puno prije nas, zašto ih još nikada nismo vidjeli ili detektirali? • “Zašto već nisu ovdje?” • Tri vrste prisutnosti: 1) osobno, 2) automatske sonde ili 3) međuzvjezdani signali

  15. POVIJEST SETI PROJEKATA

  16. Povijesni počeci • Antička grčka i rimska filozofija • Pitanje: Višestrukost svjetova • “Svijet” = Zemlja u sredini, Mjesec i Sunce, pet planeta, nepomične zvijezde • “Višestrukost” = više takvih sustava, sa nastanjenom Zemljom • Oprečna mišljenja: • Neki pitagorejci i atomisti (Demokrit i Leukip), stoici (Epikur, Lukrecije, Tales, Heraklit i Plutarh) vjerovali su u postojanje višestrukosti svjetova • Argumenti: 1) beskonačnost svemira i 2) “princip mnoštva”

  17. Povijesni počeci (2) • Po Aristotelu Zemlja je u središtu svijeta • Geocentrički sustav • Aristotel zastupa empirijsku osnovu realnosti • Odbacuje Platonov metafizički dualizam tvrdeći da u zbilji postoje samo pojedinačne stvari iz kojih razum apstrahira opće pojmove • Razvio formalnu logiku (dedukcija) • Osnovao peripatetičku filozofsku školu • Sa učenicima sistematizirao tadašnje znanje (moral, estetika, logika, znanost, politika, metafizika) • Do današnjih dana uz Sokrata i Platona najutjecajniji filozof

  18. Srednji vijek • Dominacija kršćanskih dogmi • Prihvaćen je geocentrični (aristotelijanski) pogled na svijet → Skolastika • Nije dozvoljena kontradikcija jedinstva Krista i višestrukosti svjetova

  19. Renesansa • Nikola Kopernik (1473. – 1543.) • Poljski astronom • Definira heliocentrični sustav • Sunce je u središtu Svemira, a oko njega obilaze svi planeti Sunčeva sustava • Kopernikanski princip: Zemlja nije u središnjem ili povlaštenom položaju • Ali i dalje tvrdi da su orbite planeta su savršene kružnice • Giordano Bruno (1548. – 1600.) • Bog je beskonačan → Svemir je beskonačan • Bog je prisutan svuda podjednako, imanentan svemu, nije udaljeno nebesko biće • Zagovarao heliocentrički sustav • Beskonačan broj sustava poput našeg i živih bića • Druge zvijezde su Sunca poput našeg oko kojih se okreću planeti poput Zemlje • Pod utjecajem učenja arapskih mistika i astrologa

  20. Renesansa (2) • Johaness Kepler (1571. – 1630.) • Njemački astronom • Formulirao Tri zakona planetarnih gibanja • Koristio promatračke zapise Tycha Brahea • Objavio prvu studiju u prilog Kopernikovim tezama • Galileo Galilei (1564. – 1642.) • Talijanski astronom • “Otac moderne astronomije” • Unaprijedio dizajn teleskopa • Uočio planine na Mjesecu, pjege na Suncu, četiri najveća Jupiterova mjeseca. Otkrio da je Mliječni put zasebni entitet sastavljen od mnoštva zvijezda. • Zbog hereze heliocentrizma osuđen na doživotni kućni pritvor

  21. “SETI” prve industrijske revolucije • Zamjena ljudskog rada strojnim • Kraj 18. st. – sredina 19. st. • Uvođenje parnih strojeva i uporaba fosilnog goriva • Višestruko povećanje i ubrzavanje proizvodnje • Tvornice zamjenjuju manufakture • Brojne i strukturalne promjene u društvu, prometu, komunikaciji, industriji, … • Važno za “SETI”: • Izgradnja velikih teleskopa i brojnih novih opservatorija • Herschelov reflektor 1789. god. (d=124cm/f=12m) • Rosseov reflektor 1845. god. (d=183cm/f=16m) • Povećanje znanstvene spoznaje u astronomiji • Odmak od filozofije i prvi konkretni prijedlozi

  22. Prijedlog 1: CarlFriedrich Gauss • Poznati njemački matematičar • 1820. god. predložio da se u Sibirskoj tundri isječe velika shema Pitagorinog teorema • Stranice dugačke 15 kilometara • Rub od crnogorice • Unutrašnjost od ječma, raži ili pšenice • Svrha: • Vidljiv vanzemaljskim putnicima koji bi prolazili pored Zemlje. Dokaz inteligencije na Zemlji.

  23. Prijedlog 1: Slika

  24. Prijedlog 2: JosephvonLittrow • Austrijski astronom • 1840. god. predložio da se u Sahari izradi mreža dubokih kanala • Dužine 30 km • Ispunjeni vodom i kerozinom • Svake večeri bi se zapalili i gorili do 6 sati • Tijekom dana pune se drugi kanali od prethodne noći → oblikuju se drugačiji znakovi • Svrha : • Dokaz postojanja inteligencije na Zemlji, vidljiv i sa drugih planeta

  25. Prijedlog 2: Slika

  26. Prijedlog 3: Charles Cros • Francuski pjesnik i izumitelj • Vjerovao je u postojanje naprednih civilizacija na Mjesecu i Marsu • “Svijetle točke uočene na površini Marsa zapravo odsjaji svjetala velikih gradova” • 1869. god. napisao je pamflet "Studije o sredstvima komunikacije sa planetima“ • Predložio izgradnju sedam velikih zrcala koje bi fokusiranim svijetlom moglo urezati znakove i poruke • Nekoliko godina je pisao pisma i peticije francuskoj vladi i tražio izgradnju zrcala • Svrha : • Dokaz postojanja inteligentnog života na Zemlji

  27. Prijedlog 3: Slika

  28. Suvremeni SETI • Početak 1959. – 1960. god. • Devet godina nakon Fermijevog paradoksa • Philip Morrison i Giuseppe Cocconi prvi objavili su znanstveni rad sa prijedlogom osluškivanja mikrovalova na valnoj dužini od 21 cm (frekvencija 1,42 GHz) zbog potrage za drugim civilizacijama • Objavljeno u časopisu Nature, Vol. 184, Number 4690, pp. 844-846, September 19, 1959. • “The probability of success is difficult to estimate; but if we never search, the chance of success is zero.”

  29. Suvremeni SETI (2) • Članak je definirao nekoliko činjenica (postulata) koje još uvijek vrijede: • Najvjerojatniji način međuzvjezdane komunikacije su radio-valovi • Najbolje je koristiti valnu dužinu od 21 cm • Moramo osluškivati bliske zvijezde slične našem Suncu • Također i ograničenja: • Signal će biti slab i ometan od 1) vlastite zvijezde i 2) galaktičkih izvora • Utjecaj Dopplerov pomaka na frekvenciju primljenog signala je neminovan

  30. Propusnost atmosfere

  31. Projekt OZMA • Prvi SETI projekt, 1960. god. • Frank Drake, sveučilište Cornell i Green Bank radio opservatorija, SAD • 26-m radio-teleskop (Tatel) • Promatrane su frekvencije u rasponu od +-200 kHz oko 1,42 GHz koristeći jednokanalni prijemnik sa širinom pojasa od 100 Hz • Osluškivane su emisije sa TauCeti i EpsilonEridani • Nije otkriven bilo kakav koristan signal ili poruka iz umjetnog izvora

  32. Prva znanstvena konferencija • Održana je 1961. god u radio-opservatoriji Green Bank • SETI počinje biti priznato znanstveno područje • Frank Drake je predložio svoju sad već poznatu, ali i kontroverznu, jednadžbu, za statističku aproksimaciju broja tehnološki naprednih civilizacija u galaksiji • Unatoč brojnim nedostacima ova jednadžba se još uvijek koristi kao najjednostavniji i referentni pristup izračunu broja civilizacija u našoj galaksiji

  33. Optički SETI • Mogućnost korištenja lasera u međuzvjezdanim komunikacijama opisana je već 1961. god. • fizičari Robert Schwartz i Charles Townes (izumitelj lasera) • Prvi optički SETI projekt: 1989. god. u SSSR-u • BTA-6 - tada najveći teleskop na svijetu • 6-metarski teleskop na visini od 2070 m n/m na Kavkazu • Povezan sa instrumentom MANIA (engl. Multichannel Analyzer of Nanosecond Variation In Brightness)

  34. SETA • Potraga za vanzemaljskim artefaktima (engl. Search for Extraterrestrial Artifacts, SETA) • Potraga za međuzvjezdanim sondama • Bracewellove sonde – Autonomne međuzvjezdane letjelice izgrađene sa namjenom traženja, promatranja i stupanja u kontakt sa drugim civilizacijama (predloženo 1960. god.) • Von Neummanove sonde – Autonomne međuzvjezdane letjelice koje se mogu replicirati. Namjena je znanstveno istraživanje i dostavljanje podataka svojim tvorcima. • 1979. i 1982. Valdes and Freitas izvršili su optičke potrage • Promatrane su Langrageove točke sustava Zemlja-Mjesec i Zemlja-Sunce

  35. Aktivni SETI • Projekti slanja poruka prema nebeskim tijelima van Sunčevog sustava sa namjerom kontaktiranja vanzemaljskih civilizacija • METI (engl. Messaging to Extra-Terrestrial Intelligence) ili pozitivni SETI (za razliku od pasivnog SETI) • Razlikujemo projekte slanja: • Radio-signala (pomoću radio-teleskopa) • Artefakata ili predmeta (slanjem sondi u međuzvjezdani prostor)

  36. Popis projekata slanja signala

  37. Arecibo poruka • Prva poruka vanzemaljskim civilizacijama • Poslana 1974. god. sa 305-m radio-teleskopa u Arecibu • Dizajnirali su F. Drake i C. Sagan • Trajanje: 3 minute • Snaga: 1 MW • 1679 elementa slike → 73 retka i 23 stupca • Cilj: globularni zvjezdani skup M13 udaljen cca. 25,000 gs • Paradoks: Kada poruka dođe do naznačene udaljenosti, M13 više neće biti na tom mjestu (zbog rotacije Mliječnog puta) • Svrha projekt je tehnička demonstracija, a ne pravi pokušaj kontaktiranja vanzemaljskih civilizacija

  38. Ostale poruke • Cosmic Call • Privatno financirani projekt (tvrtka je u međuvremenu bankrotirala) • Praćeno marketinškom kampanjom • Dizajn formata poruke je otporan na greške tijekom prijenosa. Sastoji se od tri dijela: 1) podaci o Zemlji i našoj civilizaciji; 2) kopija Arecibo poruke i 3) osobne poruke • Trajanje cca. 4,5 h, snaga cca. 150 kW • Teen Age Message • Složena struktura u tri dijela: • Koherentni signal koji pomaže u detekciji poruke • Glazba iz skladbe “1. koncert na thereminu za vanzemaljce” • Mješavina više poruka: digitalna iz Areciba, razne poruke na engleskom i ruskom jeziku, te pjesme koje su skladali i izvode djeca iz različitih krajeva Rusije

  39. Ostale poruke(2) • AccrossTheUniverse • Snimak istoimene pjesmu Beatlesa emitiran u smjeru Sjevernjače (udaljenost 431 gs) koristeći NASA 70 m radio-teleskop kod Madrida. Vršna snaga je bila 18 kW. • Razlog: 40-godišnjica snimanja pjesme • Praćeno u medijima • A MessageFromEarth • 501 individualnih poruka, fotografija i crteža • Sakupljene preko internetskih stranica (socialnetworking sjedište Bobo) • Hello FromEarth • 70 m NASA radio-teleskop u Australiji. Snaga od 18 kW. • 25.878 individualnih poruka skupljenih preko mrežnog sjedišta: http://hellofromearth.net

  40. Međuzvjezdane sonde • Ukupno četiri sonde su napustile Sunčev sustav: • Pioneer 10 (lansiran 1972. god.) i Pioneer 11 (lansiran 1973. god.) • Voyager 1 i Voyager 2 (lansirani 1977. god.) • Još jedna je lansirana prema Plutonu: • New Horizons • Lansirana 2006., dolazak 2015. god. • I onda će napustiti Sunčev sustav oko 2029. god.

  41. Sonde Pioneer • Pioneer 10 • Udaljenost cca. 99 AJ • Brzina cca. 2,6 AJ/god (12,6 km/s) • Usmjeren prema Aldebaranu (sadašnji položaj), dolazak za cca. 2 mio god. • Pioneer 11 • Udaljenost cca. 79 AJ • Brzina cca. 2,4 AJ/god (11,6 km/s) • Usmjeren prema sazviježđu Aquila (Orao), i proći će pored jedne od zvijezda za cca. 4 mio god.

  42. Ploča je izrađena od pozlaćenog aluminija. Postavljena je u položaj koji će je štiti od erozije međuzvjezdanom prašinom. Sonde Pioneer (1)

  43. Sonde Voyager • Voyager 1 • Udaljenost 110,7 AU (16,5 mlrd km) – potrebno je više od 15 h radio signalu da bi došao do sonde – najudaljenija sonda od Zemlje • Za cca. 40.000 god. Voyager 1 biti će udaljen 1.6 gs od zvijezde AC+79 3888 u sazviježđuZmijonosac • Brzina 3,53 AJ/god (17,1 km/s) • Voyager 2 • Udaljenost 89,7 AU (13,4 mlrd km) • Brzina 3,13 AJ/god (14,72 km/s)

  44. Ploča je izrađena od pozlaćenog bakra. Na omotu se nalazi komadić U-238 visoke čistoće. Pomoću poznatog vremena poluživota moguće je odrediti starost ploče. Sonde Voyager (2)

  45. Približni položaj sondi Najbliža zvijezda je udaljena 4,3 gs (271.210 AJ) Da je usmjeren prema njoj Voyager 1 došao bi za 76.830 god.

  46. SETI DANAS I SUTRA

  47. Danas… • Nakon projekta OZMA, do sada, provedeno je čak 98 SETI projekata • Neki su trajali veoma kratko, a drugi su bili aktivni niz godina • Korišteni su manji radio teleskopi, ali i najveći na svijetu u Arecibu promjera 305 m • Vršena su promatranja na obje hemisfere: na sjevernoj i na južnoj (Australija i Argentina) • Značajniji SETI projekti su: • SERENDIP (I – IV), Suitcase SETI, SENTINEL, META, BETA, Phoenix, Argus i SETI@home

  48. Danas… (2) • Projekt SERENDIP je započeo 1979. god. na Sveučilištu Berkley i sa brojnim nastavcima drugi je najduži SETI projekt na svijetu • Projekt META II je pokrenut 1990. god. u Argentini, da bi se dohvatilo južno nebo, i još uvijek je u funkciji • Projekt Phoenix bio je aktivan od 1995 do 2004. na tri radio-teleskopa: 64-metarski Parkes u Australiji, 43-metarski u Zapadnoj Virdžiniji (SAD) i najveći radio-teleskop na svijetu 305-metarski Arecibo u Puerto Ricu • Ispitano je preko 800 zvijezda, a promatranja u Arecibu bila su dovoljno osjetljiva za detekciju signala odašiljača jačine 1 GW na udaljenosti od 200 svjetlosnih godina

  49. Sutra… • Trenutačno je u izgradnji i fazi planiranja nekoliko velikih radio-teleskopa koji će se koristiti osim drugih znanstvenih istraživanja i za SETI projekte • “IT teleskopi” ili “elektronski teleskopi” • Široko vidno polje, trenutačno pokrivanje širokog raspona frekvencija, aktivno uklanjanje šuma, jeftini elementi… • Postoji ih čak četiri

  50. ATA • Allen TelescopeArray (ATA) je interferometar u izgradnji koji će se sastojati od 350 malih pojedinačnih radio-antena smještenih u Kaliforniji • Glavni financijski ovog projekta pokrovitelj je Paul Allen – jedan od osnivača poznate informatičke tvrtke Microsoft • Razvoj teleskopa podijeljen je u četiri faze: ATA-42, ATA-98, ATA-206 i ATA-350, ovisno o broju priključenih antena • Dizajniran za raspon frekvencija od 500 MHz do 11.2 GHz • U listopadu 2007. god. uspješno je završena prva faza projekta ATA-42 • Jedan od znanstvenih ciljeva ovog teleskopa je istraživanje 1,000,000 zvijezda sa dovoljnom osjetljivošću za detekciju odašiljača sličnih karakteristika kao 305-m Arecibo teleskop udaljenih do 300 pc od Zemlje (?) • Potraga će se izvršiti u širokom frekventnom rasponu od 1 do 10 GHz. Ali za to će biti potrebno instalirati svih 350 antena. • Površina cca. 40.000 m2

More Related