[論文レビュー] Dissolving the Fermi Paradox

Anders Sandberg, E Drexler+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 6, 2018

Space Science and Extraterrestrial Life参考文献 22被引用数 27

ひとこと要約

本論文は、ドレイク方程式のパラメータの点推定値に対する不適切な確信が、高確率で知的生命体が存在するはずなのに観測的証拠が欠如しているという見かけの矛盾の原因であることを示すことによって、フェルミのパラドックスを解消する。著者らは、科学的不確実性を、数十から数百桁のオーダーにわたる確率分布を用いてモデル化することで、観測可能な宇宙に他の知的生命体が存在しない事前の確率が顕著であることを示している—銀河系では53%〜99.6%、観測可能な宇宙では39%〜85%であり、非検出のための推測的説明の必要性を排除する。

ABSTRACT

The Fermi paradox is the conflict between an expectation of a high {\em ex ante} probability of intelligent life elsewhere in the universe and the apparently lifeless universe we in fact observe. The expectation that the universe should be teeming with intelligent life is linked to models like the Drake equation, which suggest that even if the probability of intelligent life developing at a given site is small, the sheer multitude of possible sites should nonetheless yield a large number of potentially observable civilizations. We show that this conflict arises from the use of Drake-like equations, which implicitly assume certainty regarding highly uncertain parameters. We examine these parameters, incorporating models of chemical and genetic transitions on paths to the origin of life, and show that extant scientific knowledge corresponds to uncertainties that span multiple orders of magnitude. This makes a stark difference. When the model is recast to represent realistic distributions of uncertainty, we find a substantial {\em ex ante} probability of there being no other intelligent life in our observable universe, and thus that there should be little surprise when we fail to detect any signs of it. This result dissolves the Fermi paradox, and in doing so removes any need to invoke speculative mechanisms by which civilizations would inevitably fail to have observable effects upon the universe.

研究の動機と目的

• ドレイク方程式パラメータに対する高い信頼性の仮定を疑問視することでフェルミのパラドックスを解消すること。
• 現実的な科学的不確実性を適切に取り入れた場合、他の知的生命体が観測されていないことは驚くに値しないことを示すこと。
• 不確実性を考慮した場合、観測可能な宇宙に他の知的生命体が存在しない事前の確率が顕著であることを示すこと。
• フェルミのパラドックスに基づく人類の将来の生存に対する楽観的でない見方（pessimism）は、根拠がないと主張すること。

提案手法

• ドレイク方程式の主要なパラメータを、点推定値ではなく、現在の科学的不確実性を反映した確率分布でモデル化すること。
• 2つの独立した手法を用いる：科学的知識の専門家による評価と、宇宙生物学の文献における異なる推定値の分析。
• ベイズ更新を用いて、フェルミの観測が文明数や個々のパラメータの信頼度に与える影響を評価すること。
• パラメータ（例えば、生命が出現する確率など）のオーダーの変動を表すために、対数一様分布および有界対数対数一様分布の事前分布を用いること。
• 異なる不確実性の仮定のもとで、銀河系および観測可能な宇宙における文明数の事後確率をシミュレーションすること。
• 観測的証拠が、特に生命発生確率（fₗ）および文明の存続期間（L）といったドレイク方程式の各パラメータに与える影響を定量化すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フェルミのパラドックスはなぜ生じるのか、その背後にある仮定は何か？
• RQ2 ドレイク方程式のパラメータにおける現実的な不確実性が、知的生命体の存在確率に与える影響は何か？
• RQ3 フェルミの観測によって、他の文明の存在に関する信頼度はどの程度低下するか？
• RQ4 不確実性を適切にモデル化した場合、我々が銀河系や観測可能な宇宙に一人である事後確率はどの程度か？
• RQ5 異なるパラメータの不確実性は、知的生命体の検出可能性にどの程度影響を与えるか？

主な発見

• 現実的な不確実性を、数十から数百桁のオーダーにわたる確率分布を用いてモデル化した場合、観測可能な宇宙に他の知的生命体が存在しない事前の確率が顕著になる。
• フェルミの観測に基づく、我々が銀河系に一人である事後確率は53%〜99.6%、観測可能な宇宙では39%〜85%に達する。
• フェルミの観測は、生命発生パラメータ（fₗ）の信頼度を、7から10³⁷の要因まで著しく低下させるが、存続期間（L）にはほとんど影響しない。
• 不確実性を適切に取り入れた場合、パラドックスは解消され、自殺的行動や意図的な隠蔽といった推測的メカニズムを仮定する必要がなくなる。
• 分布の形状や不確実性のレベルが異なっても、結果は安定しており、その条件は、主に過去の不確実性（例：fₗ）が未来の不確実性（例：f_c、L）よりも重要である場合に成立する。
• したがって、フェルミのパラドックスに基づく人類の長期的生存に対する楽観的でない見方は、科学的に根拠がない。非検出は、生命がまれであることに合致しており、文明が短命であることに合致するわけではない。